Zum Unterschied zwischen Klima- und Wettermodellen

Dipl.-Met. Christian Freuer

Einführung: In manchen Beiträgen auf diesem Blog, vor allem aber auch in den Kommentaren werden immer wieder Klimamodelle und Wettermodelle miteinander verglichen. Dabei gibt es zwischen beiden mehrere Unterschiede. Vor allem aber unterscheiden sie sich in einem grundlegenden Fall. Dieser soll mit den folgenden Ausführungen näher beschrieben werden. Beide sind nicht nur ein Vergleich zwischen Äpfel und Birnen, sondern – um im Bild zu bleiben – zwischen Äpfeln und Walnussbäumen.

Wettermodelle

Gemeint sind Modelle, das ausschließlich für die Wettervorhersage genutzt werden.

Grundlage eines jeden Wettermodells ist die Ausgangslage – also Messungen, Beobachtungen usw. Dabei kommt heute überwiegend die Fernerkundung zum Einsatz (im Englischen Remote Sensing). Anhand dieser Beobachtungen wird zunächst eine aktuelle Wetterkarte erstellt, nicht nur für die bodennahen Luftschichten, sondern in allen atmosphärischen Schichten bis fast zur Obergrenze der Atmosphäre.

Die Druckflächen mit zentraler Bedeutung für uns Synoptiker sind etwa die 500-hPa-Fläche und die 850-hPa-Fläche oberhalb der Reibungsschicht. Beispielhaft soll hier die 500-hPa-Wetterlage vom 1. November 2026 im atlantisch-europäischen Raum stehen:

Zur Erklärung: In dem Tiefdruckwirbel über dem südöstlichen Mitteleuropa erkennt man die Linien-Bezifferung „552“. Das bedeutet, dass im Zentrum dieses kleinen Wirbels in genau 5520 Metern Höhe der Luftdruck genau 500 hPa beträgt! Im Zentrum des Hochdruckgebietes über dem Golf von Biskaya erkennt man die Linien-Bezifferung „584“. Hier beträgt also in einer Höhe von 5840 Metern der Luftdruck genau 500 hPa.

Die Grundlage zur Erstellung dieser Karten hat sich seit ihren Anfängen natürlich mit der Zeit drastisch verbessert. Die Technik und die Verfahren zur Erfassung der Lage sehen heute ganz anders aus als beispielsweise noch in den 1950er Jahren. Aber auch diese Fortschritte können eine bestimmte, nicht behebbare Schwäche bei der Konstruktion dieser Karten nicht aus der Welt schaffen. Dazu gleich mehr.

Zunächst wird diese Lage in Gitterzellen aufgeteilt. Je kleiner diese Gitterzellen sind, umso größer ist der Rechenaufwand – um so größer ist aber auch die Aussagekraft der so errechneten Simulationen.

Die physikalischen Grundlagen der Wetterentwicklung für praktisch alle Elemente des Wetters sind bekannt. Das hydro-thermodynamische Grundgleichungssystem ist die Basis von allem. Mit Hilfe von immer leistungsfähigeren Computern kann der Rechenaufwand so gesteigert werden, dass selbst kleinmaschige Rechnungen möglich sind. Für kurzfristige Simulationen, also bis etwa 72 Stunden oder 3 Tage im Voraus sind diese Vorhersagen also schon recht zuverlässig.

Die Grenzen der Vorhersagbarkeit mit diesen Simulationen

Dabei erhebt sich nun die Frage, warum es z. B. nicht möglich ist vorherzusagen, ob im Sommer ein Gewitter in München, am Ammersee oder in Frankfurt niedergeht?

Nun, es hängt vom Maßstab ab (die englische Bezeichnung Scale trifft es eigentlich besser), wie genau solche Vorhersagen sind bzw. sein können.

Fazit 1: Je kleiner das Gebiet ist, für das eine Vorhersage erstellt wird, umso ungenauer wird diese Vorhersage. Das ist die räumliche Grenze der Vorhersagbarkeit.

Verdeutlicht werden soll das mit dieser Graphik:

Je nach Größe des Gebietes bzw. der Wettersysteme ist die Vorhersagbarkeit nach höchstens 10 Tagen beendet. Daraus ergibt sich das

Fazit 2: Je länger im Voraus eine Vorhersage erstellt wird, umso ungenauer wird diese Vorhersage. Das ist die zeitliche Grenze der Vorhersagbarkeit.

Die nicht behebbare Schwäche der Konstruktion der Karten der Ausgangslage

Diese Schwäche ist durchweg räumlicher Natur. Man betrachte noch einmal die 500-hPa-Karte (Abb. 1). Es gibt praktisch keine Möglichkeit festzustellen, ob die Liniendichte über dem Atlantik genauso aussieht wie hier dargestellt oder ob diese Linien ein klein wenig enger beieinander oder ein klein wenig weiter auseinanderliegen. Diese kleinen, mit dem bloßen Auge gar nicht erkennbaren Differenzen schaukeln sich nun bei den Simulationen immer mehr auf: Die Unsicherheiten bei der Simulation und damit auch für die Vorhersage werden immer größer.

Mit den schon erwähnten Hochleistungs-Computern versucht man dem Problem dieser Datenlücken zu begegnen. Man verändert von Hand ein klein wenig die Ausgangslage und lässt die Modelle noch einmal laufen. Das kann man beliebig oft machen. Lässt man ein Modell mit der gleichen Ausgangslage etwa 20 mal laufen, kommen auch 20 verschiedene Ergebnisse heraus. Die Unterschiede zwischen den Ergebnissen werden dann mit der Zeit immer größer. Das Ergebnis davon zeigt willkürlich herausgegriffen das Beispiel vom 2. November 2026:

Erklärungen zu dieser Graphik: Links oben die Ausgangslage. Man sieht die geringfügigen Änderungen, die von Lauf zu Lauf vorgenommen worden sind. Rechts oben die Simulation der Ausgangslage nach 24 Stunden – die Unterschiede werden schon größer. Links unten die Simulation für 168 Stunden – 7 Tage. Das grundlegende Muster ist noch erkennbar, aber keine Einzelheiten mehr. Dennoch, als Angabe einer bestimmten Tendenz für eine Woche im Voraus kann man es durchaus noch nutzen (vgl. hierzu noch einmal die Abb. 2). Rechts unten steht dann die Simulation für 288 Stunden – 12 Tage. Hier geht es nun wirklich nur noch durcheinander – wir liegen jenseits der Vorhersagbarkeit. Nach dieser Zeit kann man nur noch raten.

Fazit 3: Vorhersagen basieren auf Messungen und Beobachtungen. Ihre zeitliche Aussagekraft ist begrenzt auf vielleicht eine Woche. Raten kann man dagegen alles ohne jede Rücksicht auf aktuelle Beobachtungen. Der Unterschied zwischen vorhersagen und raten ist fließend.

Es liegt in der Natur der Sache, dass man mal richtig, dann wieder falsch rät.

Generell gilt aber: Jede Vorhersage (nicht nur bzgl. Wetter) ist eine Wahrscheinlichkeits-Aussage, die niemals 100% beträgt!

Der Unterschied zwischen Klimamodellen und Wettermodellen

Womit wir wieder am Anfang wären. Mir ist nicht bekannt, wie die Klimamodelle des IPCC zustande kommen. Es ist wohl auch unerheblich. Nach dem oben Gesagten können sie nicht auf numerischer Basis laufen. Eines scheint mir aber sicher:

Im Gegensatz zu den Wettermodellen basieren Klimamodelle AUF KEINER EINZIGEN BEOBACHTUNG ODER MESSUNG!

Klaus Puls hat zu diesem Thema schon vor einigen Wochen etwas geschrieben, und zwar hier. Darin hat er ein Beispiel genannt, das so treffend ist, dass ich es hier einfügen möchte:

Ich stehe auf einer kleinen Brücke. Unter mir sprudelt und rauscht ein Bach – über Stock und Stein … über Kies und Untiefen … spritzt und schäumt turbulent … ändert ständig seine Form und Richtung – im Kleinen und im Großen. Ein Schauspiel! Ein Chaos!

Ich versuche nun mir vorzustellen: Wie sieht dieses Wasser-Gewirbel unter mir wohl aus, wenn es 10 Meter weiter ist … 30 Meter weiter … wie, wenn es hinter der nächsten Bachbiegung ist? Geht nicht! Unüberschaubar. Unvorhersehbar. Eben ein Chaos. Jeder weiß es.

Um so erstaunlicher ist es:

Nahezu “jeder glaubt“, daß man ein anderes, noch viel chaotischeres System vorhersagen kann, über 10 … 30 … gar 100 Jahre : Das Klima! Eine jahrelange flächendeckende Propaganda von Medien … Politikern … Klima-Alarmisten … hat es den Menschen als tiefen Glauben eingetrichtert! Quelle: Klaus Puls. – Ende Einschub

Dabei ist der IPCC folgendermaßen vorgegangen: aus der Koinzidenz einer leichten Erwärmung der letzten Jahrzehnte (soweit diese überhaupt real ist) und einem gleichzeitigen Anstieg des Kohlendioxids in der Luft (nebenbei: Beides hat enorme Vorteile für das Leben auf unserer Welt!) hat man eine Kausalität erfunden, auf der die Klimamodelle beruhen. Ohne jede Beobachtungs-Grundlage werden daraus Zukunfts-Szenarien erfunden, die so sicher kommen sollen, dass man die gesamte (westliche) Welt abwickelt!

WER STOPPT DIESEN WAHNSINN?!

Vorhersagen auf statistischer Basis

Eine ganz andere Vorgehensweise bzgl. Vorhersagen (besser Abschätzungen) über längerfristige Entwicklungen kann man mit statistischen Überlegungen anstellen. Man schaut sich beispielsweise die Witterung über einen vergangenen Monat an, sucht sich dann Fälle mit einem ähnlichen Witterungsverlauf des gleichen Monats in früheren Jahren heraus und versucht abzuschätzen, ob sich in den nachfolgenden Monaten ein gewisser statistischer Zusammenhang erkennen lässt. Diese Methode der Vorhersagen (sofern man diese als solche bezeichnen kann), ist übrigens schon sehr alt – nichts Anderes nämlich sind die Bauernregeln, die man häufig schon im Mittelalter glaubte gefunden zu haben. Über dieses Thema habe ich in früheren Jahren auf diesem Blog etwas geschrieben, z. B. hier und hier (das Pseudonym des damaligen Autors Hans-Dieter Schmidt steht für meine Person).

Für den Kontext dieses Beitrags gilt aber festzuhalten:

Bei der Wettervorhersage liefert die numerische Simulation viel bessere Ergebnisse als eine solche auf statistischer Basis.

Aber schon die Vorhersage z. B. von Jahreszeiten ist auf numerischer Basis nicht möglich. Auf statistischer Basis lässt sich vielleicht der Verlauf einer kommenden Jahreszeit abschätzen – alles mit einer mehr oder weniger (eher weniger) hohen Wahrscheinlichkeit. Aktuelles Beispiel hierfür ist die derzeitige aktuelle Lage eines schwach ausgeprägten Polarwirbels und einem El Nino-Ereignis (siehe z. B. hier).

Eine Vorhersage für etwa 80 JAHRE im Voraus ist aber weder auf numerischer noch auf statistischer Grundlage möglich!* Und doch wird uns seit über 40 Jahren eingetrichtert, wie genau doch diese „Vorhersagen“ sind! Und alle machen mit – Politik, Medien, Kirche … Wer NICHT mitmacht (z. B. dieser Blog) wird übel diffamiert, verleumdet und sogar mit dem Tod bedroht!!

UND NIEMAND KANN ODER WILL DIESEN WAHNSINN STOPPEN!!

*Nachtrag

Seit einiger Zeit versuchen Solarwissenschaftler eine Abschätzung für kommende Jahrzehnte und Jahrhunderte auf der Grundlage der Sonnenaktivität vorzunehmen. Für diese gibt es jedenfalls schon sehr lange Beobachtungsreihen, so dass sich leichter Analogfälle finden lassen. Fasst man die Beiträge zu diesem Thema nur auf diesem Blog zusammen, dann ergibt sich eine ziemlich hohe statistische Wahrscheinlichkeit, dass die Erde einer nachhaltigen Phase der Abkühlung entgegen geht. Eine solche Abschätzung darf man aber auf keinen Fall mit einer Vorhersage verwechseln!

Das Schlusswort soll einem prominenten Wissenschaftler gehören, der schon im Jahre 2007 auf Folgendes hinwies: