Pflanzenbau | 13. Januar 2015

Große Frage: Wie wird das Wetter?

Von Gutbrod, meteoblue
Das Wetter bestimmt in der Landwirtschaft Anbausysteme, Ertrag und Qualität und beeinflusst auch die meisten Feldarbeiten. Gute Wettermessungen und -vorhersagen sind deshalb wichtige Hilfsmittel der Produktion.
Die rechts abgebildeten Zeitreihen zeigen beispielhaft eine Wettervorhersage vom Dienstag, dem 15. Juli 2014 für die darauffolgende Woche. Zunächst ist es heiß und trocken – gutes Erntewetter. Am vierten Tag der Vorhersage zieht eine Gewitterfront auf. Am Sonntag beginnt es zu regnen.
Die  Wettermessung und -vorhersagen konzentrierten sich nach ihrer Erfindung im 20. Jahrhundert zunächst auf Städte und Flughäfen, wo es galt, sehr große Sachwerte zu schützen. Im Vergleich dazu nutzt die Agrarproduktion große, weit verteilte Flächen und die Sachwerte pro Flächeneinheit sind deutlich geringer als in den Ballungszentren. Deshalb hat sich für die Landwirtschaft erst in den vergangenen Jahrzehnten ein leistungsfähiges Netz von Wetterstationen entwickelt.  Mit Satelliten, Radiosonden, Hochleistungscomputern und Wettermodellen ist es außerdem inzwischen möglich, aus den vorhandenen Wettermessungen immer genauere Simulationen für große Flächen zu machen. Diese können immer genauer an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden. Auf diese Weise entsteht eine präzise Wettervorhersage.
Anforderungen an präzise Vorhersagen
  • Lokalität
    Um flächendeckend ortsgenaue Angaben zu bekommen, wird bei meteoblue mit speziellen Wettermodellen gerechnet. Sie geben für ein Gitternetz aus drei mal drei Kilometer großen Rasterflächen den Wetterzustand in stündlichen Schritten an. Dadurch können von einzelnen Schwarzwaldtälern bis zum Kaiserstuhl die dort und dazwischen herrschenden Temperaturen, Windstärken und Regenmengen sichtbar gemacht werden. Der Benutzer sieht dann auf einer Gebietskarte der Temperaturen zum Beispiel deutlich eine eventuelle Frostgrenze sowie die Wirkung der räumlichen Strukturen wie Berge, Flusstäler und Seen auf das Wetter.
  • Universalität
    Zu den Merkmalen einer guten Wettervorhersage gehören außerdem umfassende Angaben zu verschiedenen Parametern wie Temperatur, Niederschlag, Wind, Strahlung und anderen. Strahlung, Verdunstung und Bodentemperaturen sind weitere wichtige Angaben. Mithilfe dieser Daten entsteht ein umfassendes Bild des Wetters, wie es sich anhand einer Temperatur- oder Niederschlagsmessung alleine nicht erzeugen lässt.
    Allerdings hat jede Vorhersage trotzdem ihre Grenzen. Nord- und Südhänge, Gewitter, Hagel und Tornados können von keinem Modell zuverlässig dargestellt werden. Entweder sind diese Phänomene teils kleiner als hundert Meter. Oder sie werden durch sehr komplexe Ursachen  ausgelöst, die man im (Zenti-)Metermaßstab kennen müsste, um ihre Folgen genau berechnen zu können.
  • Zeitreihen
    Die meteoblue AG stellt ihren Kunden des Weiteren gleichzeitig Angaben zur Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft des Wetters zur Verfügung. Diese vollständigen Zeitreihen müssen zeitnah verfügbar sein, damit sie von den Nutzern ausgewertet werden können. Ergänzend werden Simulationen in Stundenschritten bereitgestellt und Vorhersagen für die nächsten sieben Tage.
  • Verifikation
    Ein weiteres Qualitätskriterium von Wettervorhersagen ist die Überprüfbarkeit ihrer Genauigkeit. Um das festzustellen, wurden Wettervorhersagen an tausenden Wetterstationen über drei Jahre mit stündlichen Messungen verglichen. Die Angaben zur Treffsicherheit oder Wahrscheinlichkeit einer Simulation sagen aus, in welchem Maße man sich auf eine Aussage verlassen  kann oder wie sehr sie sich noch ändern kann.
Wenn solche Trefferquoten bekannt sind, können Nutzer die daraus erstellte Vorhersage und das Fehlerrisiko der Angaben ganz gut einschätzen.
Die meteoblue AG zieht für ihre Produkte folgende Bilanz:
Für den Folgetag treffen die Simulationen 85 % aller stündlichen Temperaturen mit weniger als 2 °C Fehler.
Bei drei Tagen liegen sie noch bei 75 %. Diese Aussagen bedeuten, dass eine Frostvorhersage (0 °C) an einem bestimmten Ort für den Folgetag in 85 % und für drei Tage im Voraus in 75 % der Fälle zutrifft. Genauso tritt ein mit der Simulation berechneter Frost auf einem Feld oder an einem Straßenabschnitt in 95 % der Fälle auch ein. Beim Wind treffen die Vorhersagen von meteoblue nach Angaben des Unternehmens rund 80 % der Stundenwerte auf +/− 5 km/h genau, und das noch zu 70 % für drei Tage. Sturmereignisse werden mit über 95 % Wahrscheinlichkeit erkannt, also fast immer, auch schon drei Tage im Voraus.
Die Prognose von Niederschlagsmengen ist am schwierigsten: Zwar werden über 85 % der stündlichen Ereignisse (also ob es regnet oder nicht) richtig getroffen. Aber die Mengen lassen sich nicht so gut berechnen. Die Trefferquote für eine bestimmte Menge, also zum Beispiel 1 mm, 2 mm oder 5 mm, liegt eher bei 30 bis 40 % bezogen auf einen Tag. Bei drei Tagen sind es rund 25 bis 30 %. Was die Tages- und Monatsmenge betrifft, liegt die Trefferquote der Vorhersagen in 90 % der Fälle bei +/− 30 %, bei  Gewittern ist sie niedriger.
Bei Sechs-Tage-Vorhersagen werden noch etwa 60 % aller stündlichen Temperaturen mit +/− 2 °C getroffen. Das klingt zwar gut, aber die Genauigkeit dieser  Trefferquote ist nicht viel besser als die der Mittelwerte der vergangenen Jahre. Mit anderen Worten: Wer diese Art von Vorhersagen für vierzehn Tage in die Zukunft wünscht, kann als Entscheidungsgrundlage einen Blick auf die Durchschnittswerte  der Vergangenheit werfen.
Präzision in der Praxis
Präzise Prognosemodelle können das Wetter im Allgemeinen bis etwa zehn Tage vorhersagen. In der Wüste ist das natürlich am einfachsten. Auch an den Küsten und in den Tropen sind die Vorhersagen meist besonders zuverlässig. Mit zunehmendem Abstand vom Meer wird es schwieriger. Das liegt vor allem an Quellwolken und Gewittern. Und in den Bergen spielen öfters Wetterscheiden in Form von hohen Bergkämmen eine Rolle, die Wind und Wolken aufhalten. Kurzfristige Abweichungen des tatsächlichen Wetters von der Vorhersage werden bei meteoblue alle Viertelstunde in das System eingepflegt.
BBZ-Wetter von meteoblue
Die Wettervorhersage in der Badischen Bauern Zeitung kommt seit 1. Januar 2015 von der meteoblue AG in Basel. Der Schweizer Dienstleister hatte bereits seit März 2014 die Homepage der BBZ mit seinen Wettervorhersagen versorgt. Er stellt nach eigenen Angaben seit 2007 weltweit ortsgenaue Wetterinformationen zur Verfügung. Die Basis dafür bieten eigene Vorhersagemodelle. Diese wurden entwickelt von der Universität Basel in Zusammenarbeit mit US-amerikanischen Wetterdiensten. Die Firma versorgt mithilfe einer eigenen Rechneranlage Kunden in über 20 Ländern der Erde mit täglichen Wetterdaten. www.meteoblue.com