Was sind eigentlich Wettermodelle?

In unseren Wetterberichten und Beiträgen sprechen wir oft von so genannten Wettermodellen oder Modellläufen, aber was ist damit eigentlich gemeint? In diesem Beitrag möchte ich diese Frage einmal etwas beleuchten und euch die von uns am häufigsten verwendeten Wettermodelle vorstellen.

Was ist ein Wettermodell?

Hinter dem Begriff steckt ein hochkomplexes Zusammenspiel aus Daten, Physik und Rechenleistung. Es basiert auf physikalischen Gesetzen, die beschreiben, wie sich Luftdruck, Temperatur, Feuchtigkeit, Wind usw. gegenseitig beeinflussen. Mehrmals täglich werden diese so genannten numerischen Wettermodelle zu festen Zeiten neu berechnet, um die Entwicklung der Atmosphäre für einen gewissen Zeitraum möglichst genau vorherzusagen. Dazu wird die Erde in ein dreidimensionales Rechengitter aufgeteilt. Jeder Gitterpunkt steht für einen kleinen Bereich der Atmosphäre, für den das Modell physikalische Gleichungen löst. Je feiner dieses Gitter ist, desto genauer kann das Modell regionale Wetterphänomene wie bspw. Gewitter oder Nebel erfassen. Gleichzeitig steigt mit zunehmender Auflösung aber auch der Rechenaufwand für das jeweilige Modell deutlich an.

Als Ausgangspunkt dienen aktuelle Messdaten von Satelliten, Wetterstationen, Flugzeugen, Schiffen und Radaranlagen. Diese Beobachtungen werden mithilfe spezieller Verfahren („Datenassimilation“) in das Modell integriert, um einen möglichst realistischen Startzustand zu erzeugen. Anschließend berechnen Hochleistungsrechner, wie sich die Atmosphäre in den nächsten Stunden oder Tagen entwickelt.

Je nach Modell unterscheiden sich Vorhersagezeitraum, Auflösung und Aktualisierungsfrequenz. Kurzfristmodelle liefern sehr detaillierte, aber zeitlich begrenzte Prognosen, während globale Modelle längere, aber gröber aufgelöste Vorhersagen bieten. Die Wettermodelle bilden somit die Grundlage der modernen Wettervorhersage.

Die einzelnen Modelle im Überblick

Nachfolgend möchte ich einen kleinen Einblick in die von uns am häufigsten verwendeten Modelle geben und dabei auf die wichtigsten Fakten eingehen.

ICON D2

Das ICON-D2 wird vom Deutschen Wetterdienst (DWD) betrieben und ist speziell auf Deutschland und die angrenzenden Nachbarländer zugeschnitten.

• Berechnungsintervall: alle 3 Stunden (0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 und 21 UTC)
  
• Vorhersagezeitraum: bis zu 27 Stunden (der Lauf um 03 UTC sogar bis 45 Stunden)
  
• Horizontale Auflösung: etwa 2,2 – 2,8 km
  

Durch diese feine Auflösung kann das Modell selbst kleinräumige Wetterphänomene wie bspw. lokale Gewitter, Nebelfelder oder Temperaturunterschiede in Tälern recht gut erfassen. Für die kurzfristige Vorhersage ist ICON-D2 daher eines der zuverlässigsten Modelle für Deutschland.

ICON-RUC

Das ICON-RUC ist ein noch recht neues Modell und wird ebenfalls vom Deutschen Wetterdienst (DWD) betrieben. Es basiert auf dem etablierten ICON-D2 Modell, „RUC“ steht hierbei für Rapid Update Cycle. Rapid Update, weil das Wettermodell jede Stunde neu gerechnet wird.

• Berechnung: jede Stunde
  
• Vorhersagezeitraum: rund 14 Stunden
  
• Horizontale Auflösung: etwa 2km
  

Durch die stündliche Berechnung liegt die Stärke des ICON-RUC besonders darin, kleinräumige, rasch entwickelnde Wetterereignisse wie Gewitter oder Starkregen kurzfristig zu erfassen.

ICON-EU

Für einen größeren Überblick sorgt das ICON-EU, ebenfalls vom DWD.

• Berechnung: alle 6 Stunden (0, 6, 12 und 18 UTC)
  
• Vorhersagezeitraum: bis zu 120 Stunden (5 Tage)
  
• Auflösung: etwa 6,5 km
  

Das ICON-EU liefert dank des größeren Vorhersagezeitraumes einen guten Überblick über die Entwicklung großräumiger Wettersysteme über Europa. 

ECMWF

Das ECMWF-Modell vom European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, gilt international als eines der genauesten mittelfristigen Vorhersagemodelle und ist für uns ein sehr wichtiges Wettermodell im täglichen Vorhersagedienst.

• Berechnung: 2-mal täglich (0 UTC und 12 UTC)
  
• Vorhersagezeitraum: bis zu 10 Tage (240 Stunden)
  
• Auflösung: ca. 9 km global
  

Das ECMWF wird nicht nur von nahezu allen großen Wetterdiensten gern genutzt, es dient auch als Grundlage für so genannte Ensemble-Vorhersagen. Gerade im mittelfristigen Bereich (3 bis 10 Tage) zeigt es oft eine hohe Zuverlässigkeit und ist daher ein Maßstab für viele andere Modelle.

GFS Modell

Das GFS (Global Forecast System) stammt vom amerikanischen National Weather Service (NWS) und gehört zu den bekanntesten Wettermodellen weltweit. Das GFS war lange Zeit eines der wichtigsten Modelle der Hobbymeteorologen und Meteorologen, wird heutzutage, unter anderem wegen der recht groben Auflösung,  jedoch nicht mehr ganz so intensiv genutzt.

• Berechnung: 4-mal täglich (0, 6, 12, 18 UTC)
  
• Vorhersagezeitraum: bis zu 16 Tage (384 Stunden)
  
• Auflösung: ca. 13 km (in den ersten Tagen höher aufgelöst)
  

Das GFS deckt die gesamte Erde ab und ist ein wichtiges Werkzeug für globale Trends. Für kurzfristige, regionale Prognosen ist es jedoch zu grob aufgelöst.

Unterschiede und Zusammenspiel der Modelle

Jedes Wettermodell hat seine eigenen Eigenschaft und genau darin liegt auch die Stärke des Zusammenspiels in der Wettervorhersage:

Je feiner die Auflösung, desto besser lassen sich lokale Wetterphänomene erfassen, dafür sinkt aber die maximale Vorhersagedauer. Umgekehrt liefern globale Modelle längere, aber weniger detailreiche Prognosen.

Viele Modelle, viele Lösungen

Natürlich gibt es noch eine Menge weiterer Wettermodelle wie bspw. das AROME, HARMONIE oder UKMO-10 welche ich hier aber nicht näher ausführen werde da sie von uns im täglichen Vorhersagedienst nicht wirklich genutzt werden. Diese Vielzahl an Wettermodellen ist aber ein wichtiger Bestandteil der modernen Wettervorhersage da es uns so möglich ist die unterschiedlichen Modelllösungen miteinander und mit den aktuellen Messwerten zu vergleichen. Aus den daraus gezogenen Rückschlüssen lässt sich so dann eine zuverlässige Wettervorhersage erstellen.