Die Wettervorhersage von Tiefdruckgebieten und Stürmen: Herausforderungen und Perspektiven
Prof. Dr. Heini Wernli (Institut für Physik der Atmosphäre, Universität Mainz)

Die numerische Wettervorhersage ist ein klassisches Anfangswertproblem mit chaotischem Verhalten, d.h. mit einer starken Sensitivität auf kleine Fehler in den Anfangsbedingungen. Dies führt zum Beispiel im Fall von starken Stürmen oft zu unsicheren oder auch im Kurzfristbererich falschen Vorhersagen. Die Herausforderungen liegen dabei auf verschiedenen Ebenen, in der: (i) effizienten Umsetzung der physikalischen Gleichungen in numerischen Code, (ii) Behandlung von sehr kleinskaligen Prozessen, die vom Rechengitter nicht erfasst werden, (iii) Konstruktion von möglichst genauen globalen Anfangsbedingungen für die Vorhersage, (iv) Behandlung der chaotischen Natur des nichtlinearen Gleichungssystems und (v) Verbesserung des physikalischen Verständnisses der Sturmentwicklung.
Der Vortrag soll einen Einblick geben einerseits in die Dynamik von Tiefdruckgebieten und den speziellen physikalischen Prozessen, die bei Extremereignissen wie "Lothar" von Bedeutung sind (Aspekt v) - und andererseits in die für die numerische Vorhersage relevanten Aspekte (i-iv). Dabei werden neue Entwicklungen, wie "ensemble prediction systems" oder "targeted observations" im Vordergrund stehen. Diese beiden Techniken sind eine Antwort auf die chaotischen Aspekte der Wettervorhersage und versuchen, mit aufwändigen mathematischen und numerischen Methoden, die Unsicherheit einer Vorhersage zu quantifizieren und sensitive Regionen für gezielte Beobachtungen zu bestimmen. Viele dieser Bemühungen laufen in international koordinierten Projekten, welche darauf abzielen, die numerische Wettervorhersage nochmals einen entscheidenden Schritt weiterzubringen.