Wettervorhersagen sind heutzutage ein umfangreicher Datenverarbeitungsprozess von einigen der leistungsfähigsten Computersysteme der Welt.

Früher war man bemüht, das Wetter des nächsten Tages möglichst genau vorherzusagen. Heute stellen verlässliche Vorhersagen für die nächsten drei Tage kein Problem dar – durch das globale Netzwerk von Wetterstationen und Satelliten, die 24 Stunden am Tag die Computer mit Daten füttern. Doch das Streben nach Präzision geht weiter.

Wettermaschine

Das Wetter auf der Erde wird von der Sonne beeinflusst. Wärme von der Sonne strömt auf die Oberfläche der Erde, aber weil die Erde rotiert und geneigt ist, erfolgt die Erwärmung ungleichmäßig. Durch den ständigen Wechsel von aufsteigender warmer und absinkender kühler Luft ist die Erdatmosphäre in einem Zustand der Unruhe. Daraus entstehen die verschiedenen Wetterarten: Wind, Regen, Schnee, Stürme und sogar Sonnenschein.

In warmen, tropischen Zonen dehnt sich warme Luft aus, steigt auf und fließt zu den Polen, wo sich kalte Luft zusammenzieht, absinkt und zu den Tropen strömt, wodurch eine permanente Luftzirkulation besteht. Dieser Luftstrom erfährt durch die Erdrotation eine Drehung, die Hurrikane und andere spiralförmige Wettersysteme verursacht. Man kann diese Wirbel und Strudel deutlich auf Satellitenfotos erkennen, ihr Verhalten vorherzusagen ist jedoch schwierig.

Wetter-Gitternetze

Kurzfristige Vorhersagen sind relativ einfach zu machen. Längerfristige Prognosen aber hängen von der Voraussage des Verhaltens größerer Wettersysteme ab, die sich schlagartig verändern können. Wichtigstes Instrument der Wettervorhersage ist die Numerical Weather Prediction (NWP). Dabei wird ein Computerprogramm eingesetzt, das die Atmosphäre in kleine „Luftpakete“ einteilt und die Grundgesetze der Physik anwendet, um auszurechnen, wie die Bedingungen in jedem einzelnen Paket alle anderen beeinflussen wird. Die Datenpakete sind in Säulen über mehr als eine Million Gitternetzpunkten gestapelt, die sich über die ganze Erde verteilen. Über jedem Punkt des Gitternetzes sind mindestens 30 Pakete gestapelt, woraus sich eine phänomenale Anzahl an Rechenvorgängen ergibt.

Trotz leistungsstarker Computer aber kann das System nicht funktionieren, wenn es nicht kontinuierlich mit genauen und aktuellen Daten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windstärke und Luftdruck von möglichst vielen Gitternetzpunkten gefüttert wird. Daher werden in regelmäßigen Intervallen Messungen von rund um den Globus verteilten Wetterstationen vorgenommen. 

Perspektiven

Für eine Wettervorhersage werden die Daten des momentanen Wetters gesammelt und mittels mathematischer Regeln berechnet, wie es als Nächstes sein wird. Die Genauigkeit solcher Berechnungen wird zwar ständig verbessert, aber es ist eher unwahrscheinlich, dass sie je zu 100 Prozent verlässlichen langfristigen Vorhersagen führen werden. Begründet wird dies mit der Chaostheorie, die besagt, dass nur eine Minute Veränderung zu Beginn einer Sequenz von Ereignissen sich später zu einem großen Unterschied auswachsen kann. Handelt es sich bei diesen Ereignissen um die Entwicklung eines Wettersystems, könnte jede unbemerkte Änderung die Vorhersage ruinieren.

Der Astrophysiker Piers Corbyn behauptet, ein alternatives Vorhersagesystem entwickelt zu haben, das die Weltwetterstrukturen direkt mit den Veränderungen auf der Sonne verknüpft. Andere berufen sich auf den Einfluss der Anziehungskräfte von Mond und Sonne. Da sie die Gezeiten der Weltmeere regeln, könnten sie auch die atmosphärischen Bedingungen beeinflussen. Solche Verbindungen zu identifizieren ist vielleicht der Schlüssel zu langfristigen Wettervorhersagen.

Im Jahr 1946 ließ der Wissenschaftler Vincent Schaefer gefrorenes Kohlendioxid in Wolken fallen. Um die Kristalle kondensierten Wassertröpfchen und produzierten Regen. Spätere Experimente ergaben, dass Silberjodidkristalle besser geeignet waren. Weitere Versuche, die Wolken zu beeinflussen, lösten Kontroversen aus.