Universität Karlsruhe
IMK - Institut für Meteorologie und Klimaforschung,
Wetterzentrale von Georg Müller

Allgemeines

• Die Homepage des IMK befindet sich derzeit (Mai '97) im Aufbau. Bei den hier behandelten Pages handelt es sich tatsächlich um einen Teil der Homepage von Georg Müller, Mitarbeiter und Webmaster des IMK.
• Die Page von G. Müller wird laufend erweitert und verbessert. Da ich mit meinen Beschreibungen nicht laufend nachziehen kann, lohnt es sich, seine Seiten regelmäßig nach interessanten Neuerungen zu durchforsten!
• Der für uns interessanteste Teil von Georgs Wetter-Zentrale ist der Abschnitt TOP-KARTEN. Hier wird eine tabellarische Übersicht über so ziemlich alle im Web verfügbaren Quellen an Analyse- und Prognosekarten gegeben.
  Außerdem findet ihr in der Wetterzentrale eine Sammlung ausgesuchter Links, unter denen ihr je nach Neigung und Interessenlage tolle Pages erreichen könnt!
• Die Page 'TOP KARTEN' gliedert sich in vier Abschnitte:
  • Analysekarten (violetter Hintergrund)
  • Satellitenbilder (grauer Hintergrund)
  • Analyse- und Prognosekarten der Vorhersagemodelle (grüner Hintergrund)
  • Sonstiges
• Auch wenn für uns Segler und Hobbymeteorologen nur ein Bruchteil der Charts von Nutzen sein kann, interessant ist die Page allein schon wegen ihrer einzigartigen Zusammenstellung aller Charts im Web.
• Neben der Abteilung TOP-KARTEN gibt es auch noch eine sehr interessante Rubrik mit Radarbildern, auf denen z.B. Niederschlagsgebiete sehr gut zu erkennen sind. Das ist aber wohl mehr was für Härtefälle.
• Ich verzichte hier darauf, bei jeder Quelle den URL anzugeben, da es ohnehin einfacher ist, von der TOP-KARTEN-Page aus die gewünschte Chart anzuwählen.
• Ich habe G. Müller nach seiner Meinung über Qualität und Brauchbarkeit der verschiedenen Wetterprognose-Modelle befragt. Er gab mir folgendes zur Antwort (er bezieht sich dabei auf eine Klarstellung, die ich beim NCEP gefunden hatte und die besagt, daß alle Web-Charts pure Computer-Outputs sind ohne die sonst üblichen Nachbearbeitungen von erfahrenen Meteorologen):
  

  "Meiner Meinung nach sind die verschiedenen Modelle in der Kurzfrist (bis 3 Tage) ziemlich gleich gut. Das, was Du früher uebers FAX empfangen hast, war auch nichts anderes, als was jetzt im Netz angeboten wird.
  Die von Dir angesprochenen Handkorrekturen kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn eine Wetterlage vorliegt, bei der ein bestimmtes Modell erfahrungsgemäß Schwächen zeigt (z.B. erfaßt das eine blockierende Hochs vor der Westküste Europas nicht richtig, oder prognostiziert in den Tropen zu wenig Niederschlag usw.). Zudem spielt natürlich noch die Erfahrung des jeweiligen Meteorologen eine Rolle: Wie stellt sich der Wetterablauf bei einer bestimmten Situation in einer bestimmten Region dar? Diese Erfahrung kannst Du aber im Laufe der Zeit auch selbst gewinnen.
  Wie gesagt in der Kurzfrist sind die Unterschiede minimal und die Produkte aus dem Web gut zu gebrauchen, zumal wenn man (wie bei mir :-) mehrere Modelle vergleichen kann.
  Ab dem 5. Tag wird's allgemein kritisch, weswegen ich die Weltweitkarten auf das AVN beschränke.
  Eine kleine Hilfe hierbei sind die Ensemble-Prognosen (die leider nicht immer ganz aktuell sind) auf meiner Seite. Dort werden mehrere Prognoseläufe mit dem MRF mit leicht abgeänderten Beobachtungsdaten gemacht und nachgeschaut, ob die Ergebnisse 'auseinanderlaufen' oder nicht. Das läßt Rückschlüsse auf die momentane 'Vorhersagbarkeit' des Wetters zu."

Analysekarten

Stationskarten

Hier gibt es mehrere sehr schöne, übersichtliche Karten mit Stationsmeldungen/ Wetterbeobachtungen für Nord- und Südeuropa. Die Karten werden von G. Müller selbst erstellt.
Man hat mit den Charts einen Überblick über NO-See einschl. England. Leider handelt es sich fast ausschließlich um Meldungen von Festlandstationen.
Für ganz Europa gibt es einen Schwarzweiß-Plot mit Isobaren.
  Stationsmeldungen - karl1_01.gif (4K)

In den Karten wird folgendes Stationsmodell benutzt:

  karl1_02.gif (6K) (Quelle G. Müller)

Weitere Erläuterungen zu Stationsmodellen und Wettersysmbolen findet ihr (außer über die Kölner Page) auch bei der Purdue-Uni.

Update der Charts: 0430, 1030, 1630, 2230 MESZ



Meine Meinung: GEHT SO! Fast nur Binnenwetter. GUT für Küstensegeln.

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Karten für Europa/Global

Weitere Analysekarten kommen von der Uni Köln (Europa) und aus Purdue (Nord- bzw. Südhemisphere ). Beide werden nicht hier, sondern auf einer eigenen Seite ausführlich behandelt, und die Global-Charts helfen uns Amateurmeteorologen wenig weiter.

Satellitenbilder

TIP: Einige Erläuterungen zu Satellitenbildern (z.B. ein Vergleich zwischen Infrarot- und Visuellen Aufnahmen) findet ihr auf der Uni-Köln-Page und auf der ESYS-Wetterseite gibt es einen ausführlichen Artikel zur Interpretation von Satellitenbildern von Manfred Kreipl!

Meteosat

Die Karlsruher bieten Aufbereitungen von Meteosat-Bildern aus dem Infrarot- und visuellen Bereich, Farbimages und Sat-Loops. Man sollte unbedingt der Empfehlung von G. Müller folgen und die Satellitenpage der Uni Dundee aufsuchen. Die läßt kaum Wünsche offen.

Georg Müller hat aber noch eine Besonderheit ausgegraben, nämlich Composite-Images von der US-Navy. Das sind Satellitenbilder mit eingezeichneten Analysen! Solche Charts sind äußerst hilfreich bei der Interpretation von Satellitenbildern.
Darauf aufbauend gibt es Vorhersagecharts bis 120h.

Die Sat-Bilder findet ihr unter der Rubrik 'FAX' in der Tabelle 'Europa/Atlantik' (über den Bracknell-Faxen).
  karl2_01.gif (22K)

Besonders empfehlenswert ist auch der animierte Sat-Loop, der die jeweils letzten 12 Stunden darstellt. Er besteht aus den letzten 24 Einzelbildern und ist kaum größer als 100KB.

Update der Charts: Alle 30 Min.

TIP: Wer Probleme hat, den Loop mit dem Win95-Player abzuspielen, der besorgt sich im Internet kostenlos den VMPEG (z.B. Uni Köln).



Meine Meinung: MUß!

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NOAA - National Oceanographic and Athmospheric Administration

Die Bilder Europa (IR) und Europa (VIS) aus Berlin könnt ihr vergessen, die wiegen über 2MB, und das ist auch bei ISDN und schnellem Provider zuviel.
Dafür kann man auf den folgenden Satbildern Westeuropa 1/2 (VIS) und (IR) fast in seinen eigenen Vorgarten schauen. Auch diese Bilder sind besonders kontrastreich und haben eine Auflösung von etwa 1 km. Nebenstehend ein Ausschnitt, der durch Reduktion der Farbtiefe etwas schlechter aussieht, als das Original.
  karl2_02.gif (22K)

Im Unterschied zu den Meteosat-Satelliten, die in 36.000km Höhe geostationär positioniert sind, kreist der NOAA-Satellit auf alternierenden polumlaufenden Bahnen in nur 850km Höhe um die Erde, daher die höhere Auflösung. Er liefert dershalb aber auch weniger Bilder mit unterschiedlichen Ausschnitten. Leider zeigen die Bilder nicht den nördlichen Teil Europas und auch nicht die Ostsee. Der Ausschnitt hier zeigt den nördlichsten Teil des Bildes, von der Ostsee ist nur die Südküste zu sehen.

Update der Charts: ?



Meine Meinung: GEHT SO. Für Deutsche Bucht, Niederl./Belgische Küste und Südengland.

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Analyse- und Prognosekarten der Vorhersagemodelle

Bei den Prognosekarten muß man unterscheiden zwischen
• den Prognose- bzw. Rechenmodellen,
• den Institutionen, die damit Prognoserechnungen durchführen und
• den Institutionen, die aus diesen Rechenergebnissen die Karten erzeugen.
Alle drei können verschiedene Namen haben, meist ist das Modell jedoch nach der Organisation benannt, die es entwickelt hat.
Weiter unten findet ihr ein Kapitel 'MRF-Charts vom IGES'. Dies ist solch ein Fall:


Das Prognosemodell heißt MRF, die Institution, die die Modellrechnungen auf ihren Computern durchführt und auswertet, heißt NCEP, die Charts, die unten beschrieben werden und auf diesen Daten basieren, werden vom IGES/COLA erstellt, und zwar mit einem Softwaresystem namens GRADS - alles klar soweit?
So firmieren diese Charts auf der Kölner Page unter 'NCEP', hier als MRF-Charts von 'grads.iges'...

Noch ein Begriff, der auf den Uni-Pages häufiger zu finden ist, ist das sog. 'Mirrorn' (engl. mirror=Spiegel). Dies ist ein Begriff aus der EDV-Welt und bedeutet, daß Dateien mit einer FTP-Kommunikationssoftware (daher kommen die FTP-Server des Internet) automatisch über ein Computernetz auf entfernte Rechner kopiert, man sagt gespiegelt werden.




ECMWF - European Centre for Medium-Range Weather Forecasts

Die Auswahl-Tabelle bietet für Europa Charts mit der 500hPa- und der 850hPa-Schichthöhe an, und zwar jeweils eine Analyse, Prognosen für 1, 2 ... bis 6 Tage und ein 6-Tage-Panel, auf dem man die Einzelprognosen verkleinert nebeneinander sieht.
Das Bild hier zeigt einen Ausschnitt einer 500hPa-Karte, erstellt vom WXP in Purdue. Die schwarzen Linien sind die Isobaren (SeaLevelPressure), die farbigen Flächen repräsentieren die Höhe der 500hPa-Schichtoberfläche. Am unteren Rand befindet sich eine Skala zur Umsetzung der Farben in Höhenmeter. Aufgepaßt: Die amerikanischen Charts verwenden oft Millibar statt Hectopascal, Fuß statt Meter und Fahrenheit statt °C!
  karl3_01.gif (7K)

Anders als die 500hPa-Chart zeigt die 850hPa-Karte nicht die Höhe der Schichtöberfläche, sondern die Temperatur an der Schichtoberfläche. Beide Charts werden u.a. dazu verwendet, Rückschlüsse auf die Bodentemperatur zu ziehen (s.u.). Die 500er-Karte zeigt darüberhinaus natürlich die Hoch- und Tiefdruckegebiete in der Höhe, die ja meist bestimmend für die Druckgebiete am Boden sind.
Einige Erläuterungen findet ihr bei den 'ECMWF Model Details', deren URL auf der Kölner Seite im Allgemeinen Teil zu finden ist und weiter unten auf dieser Seite.
Das 6-Tage-Panel ist besonders gut geeignet, die Prognose der Wetterentwicklung im Überblick zu sehen.

Update der Charts: 0500 GZ



Meine Meinung: GUT!

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AVN - Charts des IMK

Das NCEP [U.S. National Center for Environmental Prediction] arbeitet mit dem MRF-Modell [Medium Range Forecast]. Für die Luftfahrt wird viermal täglich eine vereinfachte Version des MRF gestartet, das AVN [Short Range Aviation Model]. Es arbeitet mit einer reduzierten Menge an Eingangsdaten und ermöglicht durch die kürzere Rechenzeit vier Prognosen pro Tag.
Die Charts zu den AVN-Daten werden von der Uni Karlsruhe/G. Müller selbst erstellt. Das Angebot sieht wie folgt aus:



Europa
500 hPa, Bodendruck	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h	6-Panel	Film
850 hPa Temperatur	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h	6-Panel	Film
Mittlere Wolken		12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h		Film
Niederschlag		12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h	6-Panel	Film
Vorticityadvektion	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h
700 hPa Vertikalbew.	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h
Pot. Äquiv. Temp.	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h
10 m Wind	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h
10 m Wind (M-eur.)	Analyse	12 h	24 h	36 h	48 h	60 h	72 h


Update aller Charts: zwischen 0800 und 1200 UTC

Nun werden die Charts der oben stehenden Tabelle erläutert (Klicken in der ersten Spalte führt direkt zur entspr. Beschreibung hier im Text). Die 6-Tage-Panels und die Filme zeigen jeweils die 6 Prognosecharts in einem großen Übersichts-Chart bzw. als Loop im MPEG-Format, wie man sie häufiger bei den Satellitenbildern findet.


Die 500hPa-Charts entsprechen inhaltlich denen des ECMWF.



500hPa/Bodendruck - karl3_02.gif (7K)   [Klick hier für Gesamtbild karl3_03.gif (40K)]

Die weißen Linien sind die Isobaren, die farbigen Flächen repräsentieren die Höhe der 500-hPa-Schichtoberfläche, die Höhenangaben der Farbskala am rechten Bildrand erfolgen in Dekametern (548 bedeutet also 5480m). (Das Geasmtbild ist nur ein Ausschnitt des Originals.)
Zusätzlich ist für die 552er Höhe eine schwarze Höhenschichtlinie (Isohypse) eingezeichnet. Dies ist die sog. Mittlere Isohypse. In dieser Höhe liegt nach der Standardatmosphäre die 500hPa-Fläche. Mit ihrer Hilfe kann man gut die langen Wellen in der Atmosphäre (Tröge und Rücken) erkennen. Auf dem Gesamtbild ist ein ausgeprägter Höhentrog südlich von Grönland zu erkennen, er arbeitet wie ein Turbo und schaufelt kalte Luft aus dem Nordpolarmeer in den Süden.
Ein solcher Trog hat nichts zu tun mit der bei Seglern gefürchteten Troglage nach Durchzug einer Kaltfront! Es handelt sich um den Einbruch einer kalten Luftmasse aus dem Norden. Dabei sind die Isobaren oder Isohypsen im Tief zunächst keine Kreise, sondern wellenförmige Ausbuchtungen, die von Norden nach Süden verlaufen. Der Wind insgesamt kreist noch nicht um das Zentrum. Erst, wenn sich die Luftmasse 'verselbständigt', können ringförmig geschlossene Drucklinien mit kreisenden Winden entstehen.



Exkurs: Grundlegendes zu Höhenwetterkarten Es gibt eine ganze Reihe von Gründen, warum sich die Meteorologen intensiv mit dem Wettergeschehen in der Höhe beschäftigen: Vorgänge, die unser Wetter hervorrufen, finden (hauptsächlich) in der Troposphäre statt. Dies ist die Atmosphärenschicht, die uns umgibt. Sie ist an den Polen ca. 10km und am Äquator knapp 20km dick. Darüber liegt die Stratosphäre, getrennt durch die sog. Tropopause. Natürlich beeinflussen die Vorgänge in einer bestimmten Höhe auch die Abläufe in anderen Schichten der Atmosphäre. Das, was wir als Wetter erleben, wird maßgeblich bestimmt durch Vorgänge in größeren Höhen. Es ist also leicht einzusehen, daß man die Abläufe, die unser Wetter hervorrufen, nur verstehen und erst recht nur vorhersagen kann, wenn man alle relevanten Atmosphärenschichten berücksichtigt. Der Vorteil des Höhenwetters ist, daß es nicht den kurzfristigen und sprunghaften Einflüssen unterliegt, denen das Bodenwetter durch Tag-/ Nachtwechsel, Erwärmung/ Abkühlung des Bodens, aber auch Topologie, Reibung des Windes an der Erdoberfläche usw. ausgesetzt ist. Somit lassen sich die tatsächlichen Tendenzen besser aus dem Chaos herausfiltern als an Hand des Bodenwetters. Wie hängen Höhenschichtlinien (Isohypsen), Temperatur und Druck zusammen? Atmosphärischer Druck ist nichts anderes als das Gewicht der Luftsäule oberhalb einer beobachteten Fläche. Das blaue Rechteck links sei eine Luftsäule mit niedriger Temperatur. Die eingezeichnete Ebene hat genau 50% der gesamten Luftsäule über sich. Daraus ergibt sich der Druck, z.B 500 hPa und die Ebene, in der dieser Druck herrscht, liege 5500m über dem Meeresspiegel (die Höhe einer solchen Ebene mit Punkten gleichen Luftdrucks wird als Geopotential bezeichnet). Wird diese Luftsäule gleichmäßig erwärmt, dehnt sie sich nach allen Seiten aus (rotes Rechteck), die Dichte der Luftmasse sinkt. Da sie auf dem Boden steht, kann die gesamte Ausdehnung in vertikaler Richtung nur nach oben erfolgen, während sie sich in der Horizontalen in alle Richtungen ausdehnen kann. Die Ebene in 5500m Höhe hat jetzt nicht mehr 50%, sondern 60% der Luftsäule über sich, es herrscht dort also ein höherer Druck. Die Ebene, auf der 500hPa herrschen, ist in eine größere Höhe gewandert, sagen wir 5600m. Im Umkehrschluß geht aus der Höhe einer Druckschicht hervor, welche mittlere Temperatur in der darunterliegenden Luftsäule herrscht. Man könnte diese Temperatur auch näherungsweise ermitteln, indem man den Mittelwert aus der Temperatur am Boden und in der gewünschten Höhe bildet. Aus technischen und parktischen Gründen verwenden die Meteorologen jedoch das Geopotential. Neben dem Geopotential/ Schichthöhe trifft man häufig auf den Begriff Schichtdicke. Damit ist die Differenz zweier Schichthöhen gemeint, also etwa die Dicke der Schicht 500hPa-1000hPa. Isobaren kennt jeder, es sind Linien, die Punkte gleichen Luftdrucks in Bodenhöhe verbinden. Sie verdeutlichen also die Druckverhältnisse am Boden und lassen somit u.a. Rückschlüsse auf Windrichtung/ -geschwindigkeit und den Verlauf der Fronten zu. Die Bodendruckangaben sind immer normiert auf NormalNull (SeaLevelPressure). Der an der Bodenstation tatsächlich gemessene Druck wird anhand einer Standardskala auf Meereshöhe reduziert. Isohypsen sind die Umkehrung der Isobaren. Isobaren repräsentieren den Druck bei gleicher geographischer Höhe (NormalNull), Isohypsen repräsentieren die geographische Höhe bei gleichem Druck (z.B. 500hPa)). Die Karten mit den Schichthöhen sind zu lesen wie eine Landkarte. Die Höheschichtlinien entsprechen den Höhenlinien eines Gebirges. Die Erhebungen (genannt Rücken) sind die im Mittel warmen Hochdruckgebiete, die Täler (genannt Tröge) die im Mittel kalten Tiefdruckgebiete. Man verwendet in der Meteorologie verschiedene vertikale Koordinaten, also Maßsysteme für die Höhe, jenachdem, welches für das anstehende Problem am besten geeignet ist. Neben dem karthesischen System 'Meter über NN' und Systemen wie den 'isentropen Koordinaten' (potentielle Temperatur einer Schicht als Höhenmaß) werden am häufigsten die isobaren Koordinaten benutzt, also der Luftdruck. Man mißt Wettervorgänge daran, in welcher Druckschicht sie ablaufen. Die Höhe über NormalNull ist dabei 'zweitrangig' oder es ist eine abhängige Größe. Neben meßtechnischen Gründen wird dieses System vor allem deshalb bevorzugt, weil es implizit die Abnahme der Dichte mit der geographischen Höhe berücksichtigt, sodaß sie in den Gleichungssystemen nicht mehr berücksichtigt werden muß und diese sich dadurch wesentlich vereinfachen lassen. (Das Drucksystem ist von Bedeutung für die unten beschriebene Karte der Vertikalbewegungen der 700hPa- Schichthöhe (s. dort)). Die o.g. Druckskala wird definiert an der sog. Standardatmosphäre. In dieser Standardatmosphäre liegt die Oberfläche der 500hPa-Schicht in 5520m Höhe über NN, dies ist die Normhöhe der 500er-Schicht. Die 500hPa-Schicht hat eine gewisse Sonderstellung. Sie teilt die Masse der Atmospäre ungefähr in zwei Hälften, und die dort ablaufenden Prozesse (Windströmungen) haben auch herausragenden Einfluß auf das Wettergeschehen.



Eine weitere häufig betrachtete Höhe ist die 850hPa-Schicht, die unserem Bodenwetter wesentlich näher kommt (ca. 1500m), aber immer noch die Vorteile des 'Höhenwetters' (s.o.) bietet. Die Karten 850hPa, Temperatur zeigen mit den weißen Linien das 850hPa-Geopotential (Schichtoberflächenhöhe) an und mit den Farbflächen die Temperatur an der Schichtoberfläche in °C. Zusätzlich sind die Temperaturen nochmals in 5-Gradschritten als Konturen eingezeichnet.
Aus der 850hPa-Temperatur läßt sich auf die Maximaltemperatur am Erdboden schließen. Man kann bei Strahlungswetter im Sommerhalbjahr (April-September) pro 100m ein Grad dazuaddieren. Ist z.B. die 850hPa-Temperatur 10 Grad, beträgt die Höchsttemperatur in Köln bei sonnigem Wetter 25 °C. Im Winter geht's nicht so einfach, da dann bodennahe Kaltluft (Inversionen) die Sache verkomplizieren kann. Zudem läßt sich aus der Temperatur (zumindest für das Flachland) ableiten, ob Regen oder Schnee fällt. Grob gesagt: unter -8 °C schneit's (Ausnahme: Bodennahe Kaltluft).

Die Chart Mittlere Wolken ist eine der wenigen Wolkenvorhersagen im Web.

Sie zeigt die Wolken in mittlerer Höhe zum Vorhersagentermin, zusammen mit den Isobaren.
  Mittlere Wolken - karl3_04.gif (11K)

Die Karte Niederschlag zeigt die über den Vorhersagezeitraum (12h) kumulierte Niederschlagsmenge in mm. Es erfolgen keine Angaben über die erwartete Art der Niederschläge.



Exkurs zur Chart Vorticityadvektion Vorticity (engl. vortex: Wirbel, Strudel) und Vorticityadvektion sind (für Nicht-Physiker und manch einen Meteorologiestudenten) eine ziemlich komplizierte Angelegenheit, die ich aber (so gut ich kann :-) zu erklären versuche, da sie über Zustand und Entwicklung eines Tiefs einiges aussagen. Die Größe Vorticity bezeichnet durch ihr Vorzeichen die Wirbelrichtung eines Windfeldes. Positive Vorticity bedeutet (auf der Nordhalbkugel!) zyklonale, also linksdrehende Wirbelbewegung. Ihr Wert kennzeichnet die Wirbelgröße eines Windfeldes, d.h. den 'Drang' oder 'Spin' einer Luftmasse, ihre Zugbahn zu krümmen, d.h. einen Wirbel auszubilden. Je größer die Vorticity, desto enger ist der Bogen, in dem der Wind um ein Zentrum wirbelt. Weiterhin geht hohe Vorticity immer einher mit hohem Druckgefälle und Windgeschwindigkeiten. Advektion bedeutet allgemein den horizontalen Transport von Energie durch Luftmassen, also von Wärme, Feuchtigkeit oder eben von Vorticity, die alle als eine Form von Energie aufgefaßt werden können (Gegenteil Konvektion: Energietransport in vertikaler Richtung). Advektion von positiver Vorticity bedeutet zum einen eine Zunahme der Vorticity, d.h. das Tief vertieft sich. Zum anderen bewrirkt sie aber auch ein Ansteigen der Luftmassen im Verlauf des Wirbels und somit Erhöhung der Niederschlagsneigung an der Trogvorderseite. Bei negativer Vorticity gilt alles anders herum! Man unterscheidet zwischen absoluter und relativer Vorticity. Die Wirkung der Erdrotation kommt in Form des Coriolis-Effektes erst bei großräumigen Luftbewegungen über mehrere tausend Kilometer zum tragen und wird durch die absolute oder planetare Vorticity ausgedrückt. Bei der in den Wettercharts dargestellten Vorticity handelt es sich immer um relative V. Sie beruht nicht auf dem Coriolis-Effekt, sondern auf einem Zusammenspiel von strömungsmechanischen Vorgängen, Druckgefälle, der Zentrifugalkraft durch die Drehung des Windes um die vertikale Achse des Tiefs etc., und zwar bezogen auf eine ruhende Erdkugel. Auf dem unten stehenden Bild sind nebeneinander zwei Analysecharts zu sehen. Sie zeigen beide dieselbe Situation zum selben Zeitpunkt mit einem Tief über dem Atlantik westlich der iberischen Halbinsel (Rechts ist Portugal zu sehen, ganz oben die Südspitze Islands, darunter Irland) . Auf beiden sind die Isohypsen der 500hPa-Höhe (in Metern bzw. Dekametern) durch weiße Linien dargestellt. Die farbigen Flächen zeigen links die Vorticity, rechts die V-Advektion, beides in der 500hPa-Höhe.   Vorticity (AVN-Chart M.Fiorino)                V-Advektion (AVN-Chart G.Müller/IMK)    Zunächst fallen auf der rechten Chart die Flecken im Süden des Trogs auf. Die Skala verrät, daß es sich um wechselnde Felder der Advektion von positiver und negativer V handelt, also um eine Zu-/Abnahme der V, wie ein Blick auf die linke Chart bestätigt. Dort findet man die entsprechenden Gebiete mit unterschiedlich hoher V. (Wer genau hinschaut bemerkt, daß die Isohypsen in den Feldern hoher V einen 'Knick' Richtung Zentrum haben. Der Wind wird dort stärker zum Wirbelzentrum abgelenkt, entsprechend sieht dann das Druckbild aus.) Die Advektion (pos. wie neg.) nimmt zur Trogvorderseite hin zu. Dort, wo sie am größten ist, ist auch der Vorticity-Gradient des entsprechenden Feldes am größten. (Wie es zu diesen Schwingungen in der Advektion, d.h. zu den Knicken in den Stromlinien des Windes kommt, weiß ich leider (noch) nicht). Als zweites fällt der Wirbel im Norden auf, der sich von dem großen Tief im Süden abgekoppelt hat und im Kern eine recht hohe Vorticity aufweist. Dort bildet sich also deutlich ein Tiefdruckgebiet aus. Aber, wie die rechte Chart zeigt, findet dort fast keinerlei V-Advektion statt! Dies bedeutet zum einen, daß dort kein Hebungsantrieb wirkt (der zu einem Ansteigen der Luft führen würde, s.o.) Zum anderen kann man davon ausgehen, daß sich das Tief eher abschwächt als vertieft und dadurch auch die Bildung eines Bodentiefs unwahrscheinlicher wird.



Die Chart 700hPa Vertikalbewegung zeigt die vertikale Bewegungen der Luft in der 700hPa-Schichtfläche an.
Aufsteigende Luft bedeutet, daß Temperatur und Druck abnehmen und die Niederschlagswahrscheinlichkeit dadurch zunimmt. Gemessen wird die Geschwindigkeit der Luftbewegung an der Druckskala der Standardatmosphäre, hier in hPa pro Stunde. -20 hPa/h bedeutet z.B., daß die Luft pro Stunde um 20 hPa an der Druckskala 'nach oben' klettert, also in einer Stunde von der 700hPa-Höhe auf 680hPa ansteigt.


Was den Segler nach all seinen meteorologischen Klimmzügen eigentlich nur interessiert, ist der Oberflächenwind. Den zeigen die Karten 10 m Wind. Die Windpfeile geben wie üblich Windrichtung und -geschwindigkeit (in Knoten) an. Zusätzlich sind die Gebiete unterschiedlicher Windgeschwindigkeit verschieden eingefärbt, was ein beinahe plastisches Bild des 'Windgeschehens' ergibt. Auf dem Beispiel links ist durch die Einfärbung z.B. sofort zu erkennen, daß es auf dem Wasser heftiger weht (grün) als an Land (blau); besonders augenfällig im Ärmelkanal.
  10m-Wind - karl3_13.gif (13K)



Meine Meinung: MUß! (Auswahl)

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AVN-Charts von M. Fiorino/aus Purdue

Mike Fiorino ist Mitarbeiter des PCMDI, einer staatlichen Organisation in den USA, die sich mit Klimaforschung beschäftigt.

Update der Fiorino-Charts: 0800 und 2000 GZ

500hPa,Vorticity wurde oben bereits erläutert. Die grünen Linien (12 Hour Height Change) markieren Punkte gleicher Höhenänderung der 500hPa-Fläche in den letzten 12 Stunden (Gestrichelte Linie = Sinken der Oberfläche = Druckabnahme).

Für Segler besonders interessant dürfte die Chart 850hPa Temp,RH,Wind sein.
Sie zeigt die Temparatur an der 850hPa-Oberfläche (farbige Konturen) mit einer hervorgehobenen Kontur als 'Frostgrenze', die relative Luftfeuchtigkeit (graue Flächen) und Windpfeile (Geschwindigkeit in m/s), ebenfalls in der 850hPa-Höhe.
  karl3_06.gif (9K)

Eine weitere sehr nützliche Karte mit einer für uns aufschlußreichen Kombination ist Bodendruck,Niederschlag. Auf ihr sind die Isobaren (SLP in hPa) zu sehen (die Einfärbung gibt ebenfalls die Druckhöhe an). Die blaue Linie (540er Linie) ist eine Isohypse, die kennzeichnet, wo die 500hPa-1000hPa-Schicht 540dam dick ist. Siehe dazu unten die Erläuterungen zur IGES-Karte Bodendruck, Schichtdicke.
Die farbigen Flächen schließlich stellen die Niederschlagsrate mm/Tag der sechs Stunden vor dem Vorhersagetermin dar.
  karl3_07.gif (9K)

Die letzte Fiorinokarte ist die 700hPa Vbew,Bodendr,ReTop. Sie macht zunächst einen verwirrenden Eindruck, aber man gewöhnt sich an allem, selbst am Dativ. Zu sehen sind der Bodendruck (SLP in hPa, farbige Konturen), die Vertikalbewegung der Luft in der 700hPa-Höhe (in P/s, farbige Flächen), die Schichtdicke 500hPa - 1000hPa (in dam, weiß gestrichelte Linien) und die 540er Isohypse.



Meine Meinung: MUß! (Auswahl)

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Aus Purdue kommen 3-Tage-Panels für Europa (12-72 h). Dort sind in einer großen Chart die 12h bis 72h-Prognosen zusammengefaßt, und zwar jeweils für Boden, 850 hPa, 700 hPa, 500 hPa, 300 hPa und rel. Feuchte. Die Panels bieten eine guten Überblick über die prognostizierte Wetterentwicklung.


Update: zwischen 0800 und 1700 GZ (gelegentlich gibt's Übertragungsprobleme)




Meine Meinung: MUß!

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MRF - Charts des IMK / von M. Fiorino

Zum MRF [Medium Range Forecast-Model] des NCEP wurde im Kapitel AVN (s.o.) schon einiges gesagt. Die Prognosen basieren - wie die der meisten anderen großen Modelle auch - auf Beobachtungen durch Wetterstationen, -schiffe, -bojen, Flugzeuge und Satelliten. Darauf aufbauend wird dann ein oder zweimal pro Tag ein Rechenlauf gestartet, der mehrere Stunden dauert.
Eine weitere wichtige Datenquelle sind Radiosonden. Dies sind an Ballons aufsteigende Meßsysteme, die während ihres Flugs permanent Temperatur, Druck usw. messen und sofort zur Bodenstation senden, von wo aus die Daten umgehend weiterverbreitet werden. In einer Höhe von ca. 10hPa platzt der Ballon und das System sinkt (meistens:-) an einem Fallschirm zu Boden. Solche Starts erfolgen bis zu zweimal täglich.
Natürlich kommt es häufiger vor, daß Meldungen von Stationen oder aus ganzen Gebieten ausbleiben. Aber selbst, wenn alle Meldung verfügbar sind, gibt es immer noch große Gebiete, für die es mangels Meßvorrichtungen keine Meldungen gibt. Diese Lücken werden durch ausgeklügelte Interpolationsverfahren unter Einbeziehung der vorangegangenen Prognosen geschlossen.

Angebot und Darstellungsmethodik der Karten des IMK und von Fiorino sind identisch mit denen, die im Kapitel AVN beschrieben wurden (ohne Vorticity und Vertikalbewegung), allerdings hier mit einem Prognosehorizont von bis zu zehn Tagen.

Update der Charts: IMK zwischen 1200 und 1400 GZ, Fiorino 1430 GZ



Meine Meinung: MUß! (Auswahl)

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MRF - Charts vom IGES

Das IGES [Institute of Global Environment and Society], eine Institution des Staates Maryland, USA, hat ein Softwaresystem - mit Namen GRADS - zur Visualisierung von Wetterdaten entwickelt (Das Serververzeichnis mit den Charts heißt grads.iges, daher die Bezeichnung bei G. Müller).

Weitere Erläuterungen zu den IGES-Charts findet ihr im Guide to the Forecasts and Analyses.

Die Karte Vorticity wurde bereits auf meiner Kölner Page (NCEP) beschrieben.

Auf der Karte Bodendruck, Schichtdicke wird neben dem SLP (in mb-1000, also 12 heißt 1012mb) die 500hPa-1000hPa Schichtdicke dargestellt. Man beachte den Unterschied: die 500hPa-Höhe ist der Abstand der 500hPa-Schicht zu einem festen Bezugspunkt, dem Meeresspiegel. Die 500-1000er Schichtdicke ist eine relative Größe, nämlich der Abstand der beiden Schichten voneinander, egal in welcher Höhe sich das Paar bewegt. Während die 500hPa-Höhe besonders auch dem Erkennen von Kalt-/ Warmluft- Strömumgen dient, werden Schichtdicken zur Abschätzung der Niederschlagsart, -wahrscheinlichkeit und natürlich der Temperaturen am Boden herangezogen. Als Beispiel eine sehr grobe Daumenregel: Niederschlag fällt bei einer Schichtdicke von unter 540dam i.d.R. als Schnee aus, bei mehr als 540dam als Regen. Aus diesem Grund wird - so wie in dieser Karte - häufig die 540er-Isohypse eingezeichnet.
  karl3_08.gif (11K)

Die Karte Niederschlag, V-Vertikal zeigt die Vertikalbewegung des Windes in der 700hPa-Höhe zusammen mit dem kumulierten Niederschlag der letzten 24 Stunden vor dem Vorhersagetermin in mm. Bei dieser Karte muß man drei bis zwanzig mal hinschauen, bevor man die Systematik der Konturen soweit intus hat, daß man sich mehr mit dem Inhalt als mit der Systematik beschäftigen kann.

Auf der Chart 850 hPa Temp., Wind, RF sind dieselben Informationen zu sehen wie auf den o.g. Fiorino-Chart '850hPa Temp,RH,Wind'. Welche Karte man in einem solchen Fall zu Rate zieht, ist Geschmacksache, hängt aber ggf. auch davon ab, welche die aktuellere ist. Was mich persönlich an dieser IGES-Chart und an der vorangegangenen Karte (Niederschlag, V-Vertikal) stört ist, daß die Festland- Konturen in den Farbflächen kaum bis überhaupt nicht mehr zu erkennen sind. Gerade bei so großen Farbflächen wie hier verliere ich ständig die Orientierung. Preisfrage: Wer findet auf dem Bild links Großbritanien und Skandinavien?
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Wind in großer Höhe zeigt die Karte 200 hPa Wind, Divergenz. 200hPa liegen nach der Standardatmosphäre in 11800m Höhe. Die Farbflächen bezeichnen die Windgeschwindigkeit in m/s. Wer mal auf die Skala schaut erkennt, daß die erst bei 20m/s anfängt, also da, wo beim Segeln jeglicher Spaß bereits aufgehört hat. Das macht deutlich, welche Windgeschwinigkeiten dort oben auftreten. Die Stromlinien zeigen den Strömungsverlauf des Windes an, ihre Farbe kennzeichnet die Divergenz: Orange bis rot bedeutet starke Divergenz.
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Divergenz und ihr Gegenteil Konvergenz sind nicht zu verwechseln mit Diffluenz bzw. Konfluenz!
Konfluenz bedeutet, daß in einem Luftstrom die Luft nach innen einer gemeinsamen Achse entlang der Flußrichtung zustrebt, was meistens mit einer Beschleunigung im Kern dieses Stroms verbunden ist. Von Konvergenz spricht man, wenn mehr Luft in ein Gebiet auf einer Ebene einströmt, als im gleichen Zeitraum abfließen kann, z.B. durch Konfluenz. Dieses Ungleichgewicht führt dann oft zu verstärkten vertikalen Luftbewegungen. Für Diffluenz und Divergenz gilt dies entsprechend umgekehrt.
Divergenz in großer Höhe führt ebenso wie Konvergenz in geringer Höhe zu verstärkter Aufwärtsbewegung der Luft.

Um Feuchtigkeit geht's in der Karte Totals Totals, Wassergehalt. Die Größe 'Precipitable Water', zu Deutsch 'Niederschlagbares Wasser' ist die Gesamtmenge an Wasser in einer Luftmenge, d.h. die maximal mögliche Menge an Niederschlag, die am Ende eine absolut trockene Luft zurücklassen würde. Sie wird hier als farbige Konturen abgebildet mit der Einheit mm.
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Der Total-Totals-Index ist ein Stabilitäts- oder Konvektionsindex. Instabilität kennzeichnet die Neigung zu plötzlichen, heftigen vertikalen Luftbewegungen (Konvektion). Solche Luftbewegungen kommen zustande, wenn die im Wasserdampf verborgene, latente Wärmeenergie bei der Kondensation aufsteigender Luft frei wird so die Konvektion in Gang hält bzw. weiter verstärkt.
Weil es mathematisch für den Laien so eben gerade noch zu durchschauen ist, hier ausnahmsweise mal zur Anschauung die Formel zur Berechnung des Total- Totals- Index (TTI):

TTI = TP[850] - T[500] + ( T[850] - T[500] )

mit:  T     = Temperatur in °C
      TP    = Taupunkt in °C
      [nnn] = Druckebene (T[500] heißt:
	      Temperatur an der 500hPa-Oberfläche)


Grobe Regeln: Der TTI indiziert ab einem Wert von > 55 zunehmende Sturmwahrscheinlichkeit.
Man kann aus dem TTI auch auf die Gewitter- Wahrscheinlichkeit schließen (s. Uni-Köln- Page):

< 29      keine Gewitter
  29 - 55 vereinzelte Gewitter
> 55      verbreitete Gewitter

Update der Charts: ?



Meine Meinung: GUT! (Einschränkungen s.o.)

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Ensemble-Prognosen, NOGAPS und Andere

NOGAPS ist das Vorhersagemodell der U.S. Navy. Die Charts dazu stammen alle von M. Fiorino und sind von Zusammenstellung und Machart her identisch mit den MRF- und AVN-Charts.

NMC-Ensemble-Prognosen wurden bereits in der Einleitung von G. Müller angesprochen. Mit Ensembles wird u.a. versucht, die momentane Vorhersagbarkeit des Wetters zu ermitteln. Dazu werden mehrere Rechenläufe für den selben Zeitraum durchgeführt, wobei Ausgangsbedingungen und Parameter jeweils geringfügig variiert werden.
Man kann dann entweder aus den Ergebnissen einen Mittelwert bilden, der sozusagen die wahrscheinlichste Lösung darstellt (Ensembles) oder man stellt die Ergebnisse direkt einander gegenüber und beurteilt die Abweichungen, die durch die leichten Veränderungen hervorgerufen wurden (Spaghetti-Plots).
Die Ensemble-Karten stammen alle vom NCEP. Es werden dazu täglich 12 MRF-Läufe und 5 AVN-Läufe durchgerechnet. Ein normaler MRF-Lauf dauert aber selbst auf einem Number-Cruncher (Zahlenfresser) mehrere Stunden (auf Deinem PC würdest Du auf einen! Lauf bis zu Deiner Rente warten:-)! Um diese 17 Läufe DV-technisch zu ermöglichen, werden sie mit einer geringeren Auflösung gerechnet (die Meteorologen teilen die gesamte Atmosphäre rechnerisch in Zellen auf, berechnen die Vorgänge in den Zellen sowie die Auswirkungen auf die Nachbarzellen. Je kleiner die Zellen, desto höher die Auflösung und umso belastbarer die Prognose. Aber die Anzahl Zellen und damit der Rechenaufwand steigen mit der Auflösung exponentiell an). Charts wie die hier abgebildete heißen im Fachjargon Spaghetti-Plots. Sie zeigen von jedem der 17 Läufe zwei Isohypsen der 500hPa-Höhe (561dam und 582dam). Die Abbildung zeigt eine 24h-Prognose. Man schaut entlang der Rotationsachse auf die nördliche Hemisphäre. Die Linien liegen alle noch sehr dicht beieinander, woraus man eine gewisse Verlässlichkeit der Prognose ableiten kann. Je mehr Ausreißer es gibt, umso schwerer ist die Entwicklung vorherzusagen. Logischerweise driften die Läufe auch mit zunehmendem Prognosehorizont auseinander und es bedarf einiger Erfahrung, um 'normale' Differenzen von solchen zu unterscheiden, die in der Wettersituation bedingt sind. Die weiße Linie stellt das Ergebnis des normalen MRF-Laufs dar.
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Die Charts Ensemble-Mittel 500hPa und Ensemble-Mittel Boden zeigen für die Nordhemi die gemittelten Isohypsen bzw. Isobaren, die aus aus den Einzelergebnissen gebildet wurden.
Es gibt inzwischen von G. Müller selbst erstellte Ensembles und Spaghetti-Plots speziell für Europa!

Schließlich gibt es in der Tabelle Europa/Atlantik noch Links auf die Bracknell-Faxe sowie auf Bodenanalysekarten des amerikanischen Wetterdienstes NWS [National Weather Service]. Auf die erstgenannten wird schon in meiner Kölner Page verwiesen, letztere sehen ziemlich strubbelig aus, damit sollen sich die Profis amüsieren!

Update der Charts: ? ("Leider nicht immer ganz aktuell")



Meine Meinung: MUß!

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