27.09.2023
Mountain Madness
Wie EURO1k andere Wettermodelle zur Vorbereitung für alpine Abenteuer übertrifft
Im Juli 2023 machte sich Tech-Evangelist Tom Eldridge auf den Weg, sein Können und das EURO1k-Wettermodell in Italiens bester Kletterregion, den Dolomiten, auf die Probe zu stellen.
Die Berge sind einer der Hauptgründe, warum ich in die Schweiz gezogen bin. Ich bin schon die Hälfte meines Lebens Kletterer, und schliesslich kennt jeder britische Bergsteiger Snowdonia und den Lake District wie seine Westentasche und sucht nach neuen, höheren Herausforderungen. Aber schon vorher hatten die Berge einen Einfluss darauf, wo ich schliesslich landen würde. Meine Entscheidung, Meteorologie zu studieren, wurde zu einem grossen Teil von meiner Liebe zu den Bergen bestimmt, und die Berge selbst üben einen grossen Einfluss auf das Wetter aus, was die Vorhersage in Gebirgsregionen zu einer grossen Herausforderung macht.
Meteomatics: Hochauflösende Wettervorhersagen
Eine Herausforderung, die Meteomatics gut kennt. Als St. Galler Wetterdienst sind wir mit der alpinen Landschaft bestens vertraut und wissen um die Zuverlässigkeit von Wettermodellen mit einer groben räumlichen Auflösung. Ein typisches globales Wettermodell unterteilt die Erdoberfläche in Gitterzellen in der Grössenordnung von einigen zehn Kilometern und muss dementsprechend Näherungen vornehmen.
Was ist Modellauflösung?
Die Modellauflösung kann man sich genauso vorstellen wie die Auflösung eines digitalen Bildes. Eine Handykamera hat vielleicht eine Auflösung von 16 Megapixeln, die in einem Gitter von etwa 5.000 mal 3.000 angeordnet sind, und jedes Pixel fängt Licht aus einem kleinen Raumwinkel der Szene vor ihm ein. Bei voller Auflösung fällt das zugrunde liegende quadratische Raster wahrscheinlich nicht auf, da die Pixel so winzig sind, aber es wird deutlicher, wenn Sie heranzoomen: Wenn Sie beispielsweise ein Foto von einem weit entfernten Objekt machen und der Winkel, den das Pixel einnimmt, einem immer grösseren Bereich des Raums entspricht, werden Sie feststellen, dass Sie Merkmale, die kleiner als ein Pixel sind, nicht erkennen können und Objekte, die nur etwas grösser sind, unscharf und/oder blockig erscheinen. Das liegt daran, dass die Kamera einen Durchschnitt des Lichtsignals bilden muss, das aus dem Bereich des Raums stammt, der zu jedem Pixel beiträgt.
Gebirge zeichnen sich durch ihre raschen Höhenunterschiede aus, die sich oft auf wenigen Kilometern um einige hundert Meter über der lokalen Basishöhe bewegen. Das mag nicht viel klingen, hat aber erhebliche Auswirkungen auf die Erdatmosphäre, vor allem weil die Temperatur der Atmosphäre und damit die Feuchtigkeit, die sie speichern kann, über einige tausend Höhenmeter hinweg stark variiert. Damit ein Wettermodell in einer angemessenen Zeit ablaufen kann, muss die Erde in regelmässige Zellen mit horizontalem Abstand unterteilt werden, und die Eigenschaften des Erdsystems innerhalb dieser Zellen müssen gemittelt werden, genau wie die Lichtsignale, die zu einem Kamerapixel beitragen. Im Folgenden zeige ich die Auswirkungen der Modellierung der Dolomiten in Norditalien in zwei verschiedenen Gitterzellengrössen: eine ist 10 km lang, die andere 1 km. Die Auswirkungen der Mittelung der Höhe über diesen räumlichen Massstab sind ziemlich dramatisch.
EURO1k: Ein Modell für die Bergwettervorhersage
Dies ist einer der Gründe, die Meteomatics zur Entwicklung des EURO1k-Wettermodells inspiriert haben. Mit einer Modellauflösung von einem Kilometer ist EURO1k so konzipiert, dass es lokale Veränderungen in der Orographie berücksichtigt und viel realistischere Wettervorhersagen in Regionen mit stark schwankenden Oberflächenhöhen erstellt. Unsere eigenen Überprüfungen zeigen, dass EURO1k im Vergleich zu globalen Modellen statistisch gesehen sehr gut abschneidet, aber die vielleicht deutlichste Demonstration seiner Fähigkeiten fand für mich auf einer Klettertour im Juli statt.
Die Dolomiten sind meiner Meinung nach einige der dramatischsten Berge der Welt. Während der höchste Berg fast 1.500 m niedriger ist als der Gipfel des Mont Blanc, lässt die Geschwindigkeit, mit der die Gipfel der Dolomiten die umliegende Landschaft durchbrechen, die Schweizer Alpen im Vergleich dazu fast wie einen sanften Hang erscheinen. Folglich sind die Dolomiten für ihre schwierige Vorhersagbarkeit bekannt: Konvektive Gewitter bilden sich aus der Luft, die gegen die steilen Felswände gepresst wird, bevor sie sich in einer Flut von Blitzen und Hagel schnell auflösen. Diese Art von Wetter kann für Bergsteiger gefährlich sein, da sie oft an den Hängen mit Seilen gesichert sind, keinen Schutz suchen können und allem ausgesetzt sind, was der Himmel ihnen entgegenwirft.
Die Vorhersage in der Woche vor meiner Reise in die Dolomiten in diesem Sommer liess mein Herz sinken. Den mittelfristigen Wettermodellen zufolge würde die gesamte Region für einen Grossteil des Zeitraums unserer Reise unter Wasser stehen, mit durchschnittlich 10-20 mm Niederschlag pro Tag. Da viele von uns aus England und Finnland angereist waren, drückten wir die Daumen und fuhren trotzdem weiter. Vielleicht ist das die Art des britischen Bergsteigers - wenn man sich in Grossbritannien von schlechtem Wetter abhalten lässt, wird man nie etwas erreichen!
Eine Art schwarzer Humor hing über uns wie eine Gewitterwolke an unserem ersten Abend in Rocca Pietore. Wir hatten alle die Vorhersage gesehen und wussten, dass wir mit unserer Woche nichts erreichen würden. Trotzdem setzten wir uns zusammen, um optimistische Pläne für den nächsten Tag zu schmieden. Um uns dabei zu helfen, schnappte ich mir meinen Laptop und öffnete MetX - das browserbasierte Wettervisualisierungstool von Meteomatics. MetX ermöglicht es dem Benutzer, seinen Bildschirm in Teile zu unterteilen und die Ergebnisse verschiedener Modelle zu vergleichen.
Fortsetzung der Vorhersage
Ich habe mir die Niederschlagsdaten für den nächsten Tag im IFS des ECMWF, im GFS des NCEP und in unserem eigenen EURO1k angesehen. Der Unterschied war sofort offensichtlich. Während sowohl ECMWF als auch NCEP grossflächige Regenfälle vorhersagten, waren die von EURO1k erwarteten Niederschläge viel stärker lokal begrenzt. Während einige Gipfel mit Sicherheit starke Gewitter erleben würden, waren andere völlig wolkenfrei. Obwohl dies zu schön war, um wahr zu sein, schmiedeten wir mehrere Pläne für den nächsten Tag und kamen überein, die Vorhersagen am nächsten Morgen erneut zu prüfen und uns für einen zu entscheiden.
Aufgrund der chaotischen Natur des Wetter- und Klimasystems der Erde werden die Vorhersagen mit einer kürzeren Vorlaufzeit zuverlässiger. Doch als wir am Sonntag aufwachten, sagten ECMWF und NCEP immer noch voraus, dass wir eine ziemlich nasse Zeit haben würden, egal wo wir hingingen. Der einzige Durchbruch in der Bewölkung wurde von EURO1k geliefert. Dieses Fünkchen Optimismus genügte uns jedoch, und wir machten uns auf, die Sellatürme zu besteigen.
Dieses Muster sollte sich fortsetzen: Jeden Abend verglichen wir die Vorhersagen mit MetX; im Gegensatz zu den globalen Modellen lieferte EURO1k immer zumindest ein paar trockene Stellen; wir bereiteten ein paar Alternativpläne vor, wachten am Morgen auf und bestätigten einen davon; dann fuhren wir zu unserem Ziel, hatten einen erfolgreichen Klettertag und kehrten meist trocken nach Hause zurück.
Die scharfen Felsen der Dolomiten lassen die Luft aufsteigen und Gewitterwolken bilden sich mit manchmal beängstigender Geschwindigkeit, und von unseren Aussichtspunkten auf den Gipfeln konnten wir sehen, wie sich diese Systeme um uns herum bildeten, genau wie es EURO1k vorausgesagt hatte. Unsere Abenteuer fanden jedoch immer unter den sichersten Bedingungen statt.
Die Vorteile spüren
Natürlich ist keine Wettervorhersage perfekt. Dafür gibt es eine Vielzahl von Gründen, darunter die unvollkommene Modellphysik, die Notwendigkeit statistischer Darstellungen der Volumeneigenschaften von Flüssigkeiten, die nicht-analytische Natur der Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen und schliesslich auch die endliche Messgenauigkeit, die Chaostheorie und die Quantennatur des Universums. Während unseres Aufenthalts hatten wir jedoch nie Grund, uns über die Genauigkeit der Vorhersagen zu beschweren, die wir von EURO1k erfuhren.
Hätten wir uns dagegen auf die Vorhersagen der gröberen Modelle wie IFS verlassen, wären wir die ganze Woche zu Hause geblieben, weil sie pauschal Dauerregen vorhersagen. Das ist zwar im Durchschnitt richtig, aber es fehlen die Feinheiten: Das ist es, was EURO1k auszeichnet.
Die Vorlaufzeit vonEURO1k von zwei Tagen bedeutete, dass eine Vorhersage unserer gesamten Reise zu Beginn der Woche unmöglich war. Angesichts der dynamischen Natur des Wetters in den Dolomiten ist es jedoch nicht verwunderlich, dass die Schätzung regelmässig aktualisiert wird und nur für kurze Vorlaufzeiten gültig ist.
Alles in allem ist EURO1k für Ausflüge wie diesen nahezu perfekt und ich würde ihm sicherlich wieder ähnliche Ergebnisse zutrauen.
Entschuldigen Sie mich jetzt, es gibt noch mehr Berge zu erklimmen, und es gibt keine Ruhe für einen Markenbotschafter!
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