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Das Satellitenbild zeigt «Irma» vor der Karibik. Bild: EPA/US NAVY

So berechnen Meteorologen «Irmas» Weg

Wer wird getroffen, wer bleibt verschont? Für den Katastrophenschutz sind Vorhersagen über den Kurs eines Hurrikans wichtig. Wie entstehen die Prognosen? Und warum favorisieren selbst US-Experten ein Modell aus Europa?

07.09.17, 23:20

Christoph Seidler

Ein Artikel von

Ein Blick auf die aktuellen Satellitenbilder zeigt, wie gigantisch «Irma» ist. Das heisst: Auch noch weit mehr als 100 Kilometer von seinem Zentrum entfernt, kann der Sturm verheerende Kraft entwickeln. Trotzdem ist es wichtig, den möglichst exakten Weg des Hurrikans zu kennen – um die Schutzmassnahmen so gut wie möglich abzuschliessen, bevor extreme Winde und Regenfälle einen Landstrich in Mitleidenschaft ziehen. So fragen sich unter anderem die Menschen im US-Bundesstaat Florida, ob und wo genau der Sturm den «Sunshine State» erreichen wird.

Mit mächtigen Computermodellen versuchen Wetterdienste, den Weg von Stürmen wie «Irma» vorauszuberechnen. Zu den verwendeten Daten gehören möglichst viele Messwerte für Wind, Temperatur, Luftdruck und -feuchte. Diese kommen von Bodenstationen, Bojen, Schiffen, Flugzeugen. Diese sogenannten «in situ»-Werte werden international über Netzwerke wie das «Global Telecommunication System» ausgetauscht. Dazu liefern Satellitenbetreiber wie Eumetsat Erdbeobachtungsdaten aus dem All.

In den USA ist das National Hurricane Center in Miami für die Vorhersagen verantwortlich. Die Amerikaner betreiben auch viermal am Tag ein eigenes Vorhersagemodell, das «Global Forecast System».

In Europa wirft unter anderem das Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) im britischen Reading zweimal am Tag seine Computer für solch eine komplizierte Kalkulation aus zahllosen Differenzialgleichungen an – und interessanterweise gilt das europäische Rechenmodell selbst unter US-Experten im Schnitt als etwas verlässlicher.

«Dadurch, dass wir auch die Interaktion zwischen Ozean und Atmosphäre modellieren, erhöhen wir die Genauigkeit der Vorhersage», erklärt EZMW-Forscher Gianpaolo Balsamo. Im US-Modell fehlt dieser Schritt. Dadurch tendiert es dazu, bestimmte Stürme eher zu über- als zu unterschätzen. Vielleicht auch deswegen wiederum werden seine Ergebnisse aber häufig in den sozialen Medien geteilt – weil sie dramatischer daherkommen.

Wie viele Daten braucht man nun aber für einen Modelldurchlauf am Computer, der jeweils eine Stunde dauert? Der Deutsche Wetterdienst (DWD) verwendet für sein globales «Icon»-Modell jeweils etwa 2.6 Millionen Datensätze, rund 70 Prozent davon sind Satellitendaten, erklärt DWD-Experte Detlev Majewski.

Die Flut der Satellitenmessungen muss für die Berechnungen reduziert werden, um die Computer nicht zu überlasten. Das passiert dadurch, dass man Werte aus nahe beieinander gelegenen Gebieten zusammenfasst.

Die Prognosen gehen bis zu zehn Tage in die Zukunft. Projiziert man das Ergebnis auf eine Landkarte, sieht es ungefähr so aus wie eine Eistüte. Der mögliche Korridor des Hurrikans ist zunächst recht eng und wird immer breiter, je weiter man in die Zukunft schaut. Es geht vor allem um zwei Fragen:

Die Berechnung der Bahn gilt dabei unter Experten als verlässlicher. «Bei der Intensität gibt es mehr Schwierigkeiten», sagt der Meteorologe Majewski. Das liege daran, dass verschiedene Modelle die Regenbänder, die einen Hurrikan begleiten, ganz unterschiedlich in die Berechnungen einbeziehen - und sich hier Unterschiede ergeben.

Prognose der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Bild: EPA/NOAA

Die Fünf-Tages-Vorhersage sei heutzutage so gut, wie es die Drei-Tages-Vorhersage vor 15 Jahren gewesen sei, erklärt der Meteorologe Kerry Emanuel vom Massachusetts Institute of Technology. Die Fehlermarge für die Fünf-Tages-Vorhersage sei ungefähr halb so gross wie zu Beginn des Jahrtausends.

Kleine Änderungen haben grossen Einfluss

Insgesamt aber gilt: Ein einzelner Pfad für einen Sturm lässt sich nicht seriös vorhersagen – dafür haben schon kleine Änderungen in den Umgebungsbedingungen zu viel Einfluss auf den weiteren Weg. So kann zum Beispiel die Frage, ob und wo «Irma» auf den Inseln Hispaniola oder Kuba womöglich auf bergige Regionen trifft, den Pfad des Sturmes ernsthaft beeinflussen.

Deswegen werden einzelne Modelle mit jeweils leicht unterschiedlichen Ausgangsbedingungen einige Dutzend Mal hintereinander mit geringerer Genauigkeit gerechnet. Sogenannte Ensembles sind das Ergebnis. Sie bilden eine Bandbreite von Möglichkeiten ab.

Das National Hurricane Center – untergebracht in einem Gebäude in Miami, das Windgeschwindigkeiten von 210 Kilometern in der Stunde aushalten soll – kann für seine Prognosen auf die Modellrechnungen der Kollegen von insgesamt acht verschiedenen Wetterdiensten zugreifen – und nutzt ausserdem Modellensembles.

Ein gehöriges Mass an Unsicherheit bleibt jedoch in der Frage, wo genau «Irma» ihren verheerenden Lauf nimmt. Hier wiederum hilft die Darstellung der kommenden Tage des Sturms in Form der Eistüte: Wer in ihrem Inneren liegt, sollte sich auf jeden Fall sehr ernsthaft vorbereiten.

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