Warum sind Wolken so schwer vorherzusagen?
Wolken gehören zu den Wetterparametern, die am schwierigsten vorherzusagen sind, selbst wenn sie nur wenige Tage im Voraus sind, geschweige denn mehr als zehn Tage im Voraus.
Es sind nicht nur große Sturmsysteme, die eine ausgedehnte Wolkendecke erzeugen. Diese Wolken lassen sich relativ leicht vorhersagen, insbesondere innerhalb weniger Tage. Kleinere, schwächere Störungen in der Atmosphäre können ebenfalls Wolken erzeugen, selbst wenn sie nicht genügend Feuchtigkeit haben, um Niederschlag zu erzeugen. In der Zwischenzeit kann der Himmel bereits im Umkreis von etwa 50 Meilen um eine Wetterfront von vollständig bewölkt zu völlig klar wechseln, während Modellvorhersagen für den Standort einer Front ein oder zwei Tage vorher um das Doppelte abweichen können.
Die Herausforderung besteht darin, dass die Wolkenbedeckung oft von Prozessen abhängt, die auf sehr kleinen Skalen in der Atmosphäre ablaufen – klein genug, dass die Modelle nicht über genügend detaillierte Daten verfügen, um sie genau aufzulösen.
Warum muss ich wissen, was ein „Ensemble“ ist?
Normalerweise versuchen wir, den Fachjargon auf ein Minimum zu beschränken. Für diejenigen unter Ihnen, die an dieser Prognose interessiert sind, lohnt es sich jedoch zu erfahren, was ein „Ensemble“ ist und warum es wichtig ist.
Es gibt zwei Hauptvarianten von Prognosemodellen: deterministisch und Ensemble.
Ein deterministisches Modell ist die Prognose, die Sie gewohnt sind. Es handelt sich um eine Einzellösungsvorhersage: Die Temperatur beträgt X, die Niederschlagswahrscheinlichkeit beträgt Y und die Wolkenbedeckung beträgt Z. Solche Vorhersagen sind in der Regel bis zu zwei bis drei Tage im Voraus am genauesten.
Für Vorhersagen mehrere Tage bis etwa zwei Wochen im Voraus greifen die meisten Meteorologen lieber auf Ensembles zurück. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um mehrere Durchläufe einer deterministischen Prognose. Bei jedem Lauf oder jeder Simulation werden die anfänglichen Wetterbeobachtungen, die in die Modelle eingespeist werden, leicht angepasst, um Unvollkommenheiten sowohl in den Beobachtungen als auch in den Modellen selbst darzustellen. Durch die Analyse der Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den verschiedenen Simulationen können Meteorologen eine bessere Vorstellung von der Bandbreite möglicher Wetterergebnisse und deren Wahrscheinlichkeiten sowie von der allgemeinen Prognosesicherheit erhalten.
Was zeigt die deterministische Prognose für den 8. April?
Das Bild oben ist eine deterministische Modellvorhersage für den Mittag des 8. April. Es zeigt viele Wolken auf einem großen Teil des Totalitätspfads, dem etwa 115 Meilen breiten Streifen, der sich quer durch die Vereinigten Staaten von Texas bis Maine erstreckt. Es könnte völlig richtig sein, und es könnte völlig falsch sein. Es sind einfach zu viele Tage, um irgendetwas auf eine deterministische Prognose zu stützen.
Was es zeigt, ähnelt der Klimatologie – oder den durchschnittlichen Wolkenbedingungen um diese Jahreszeit – mit klarerem Himmel über Texas und zunehmender Bewölkung im Nordosten. Allerdings gibt es auch über dem Nordosten Bereiche mit klarem Himmel, die mit einem vorhergesagten Hochdruckgebiet in der Nähe vor der Ostküste zusammenhängen.
Was zeigen die Ensembles?
Das Bild oben zeigt eine Ensemble-Vorhersage des atmosphärischen Drucks, die den Durchschnitt des aus 30 Simulationen des amerikanischen Modellsystems vorhergesagten Drucks verwendet. Im Allgemeinen sind Tiefdruckgebiete (in Blautönen dargestellt) tendenziell bewölkter, während Hochdruckgebiete (in Gelb und Orange dargestellt) tendenziell sonniger sind.
Zahlreiche Einzelsimulationen deuten auf einen geringeren Druck und damit einen bewölkteren Himmel über einen erheblichen Teil des Totalpfads hin. Es gibt einige, die auf einen höheren Druck und einen sonnigeren Himmel für die östlichen oder nordöstlichen Teile des Totalitätspfads hinweisen, aber dennoch auf einen niedrigeren Druck in westlichen Teilen des Totalitätspfads, insbesondere in Gebiete nördlich von Texas, hinweisen.
Die ganz oben in diesem Artikel dargestellte Wolkenbedeckungsvorhersage deutet darauf hin, dass das Tiefdruckgebiet weit genug nördlich von Texas liegt, dass die Wolkenbedeckung begrenzt sein könnte, wenn die Simulation der Lage des Tiefs korrekt ist.
Natürlich ist in dieser fernen Zukunft nicht nur das Vertrauen in das Vorhandensein und den Standort von Wettersystemen gering, sondern die Modelle können auch bis zu ein oder zwei Tage langsamer oder schneller sein, wenn es darum geht, wie sich die Systeme im ganzen Land entwickeln werden.
Excarta, ein Start-up-Unternehmen für Wettervorhersagen mit künstlicher Intelligenz, hat einen Sonnenfinsternis-Tracker auf den Markt gebracht, der Wolkenvorhersagen entlang des Verlaufs der Sonnenfinsternis liefert.
Das Unternehmen ist eines von mehreren, die KI-Wettermodelle entwickelt haben, die Vorhersagen erstellen, indem sie lernen, Muster in historischen Wetterdaten zu erkennen, während traditionelle Modelle komplexe mathematische Gleichungen verarbeiten, die die Physik der Atmosphäre darstellen.
„Dadurch können wir hochpräzise, stündliche, globale Prognosen in Minuten statt in Stunden erstellen“, sagte Vivek Ramavajjala, CEO und Gründer von Excarta, in einer E-Mail. „Wir können auch die verbesserte Geschwindigkeit und Kosten nutzen, um Ensembles von Wettervorhersagen zu erstellen, die für die Quantifizierung der Prognoseunsicherheit über einen Zeitraum von einigen Tagen hinaus von entscheidender Bedeutung sind.“
In einer Pressemitteilung des Unternehmens heißt es, dass seine Prognosen bis zu 20 Prozent genauer sein können als herkömmliche Modelle.
Hier ist die aktuelle Vorhersage des KI-Modells für mehrere Städte auf dem Pfad der Totalität zum Zeitpunkt des Höhepunkts der Sonnenfinsternis:
- Dallas: 53 Prozent Wolkendecke (+/-20 Prozent Unsicherheit).
- Little Rock: 58 Prozent Wolkendecke (+/- 15 Prozent Unsicherheit).
- Indianapolis: 54 Prozent Wolkendecke (+/- 19 Prozent Unsicherheit).
- Cleveland: 55 Prozent Wolkendecke (+/- 19 Prozent Unsicherheit).
- Buffalo: 53 Prozent Wolkendecke (+/- 19 Prozent Unsicherheit).
- Burlington, Vt.: 47 Prozent Wolkendecke (+/- 22 Prozent Unsicherheit).
(Die Angabe zur Unsicherheit bedeutet, dass beispielsweise in Dallas eine Wolkendecke zwischen 33 und 73 Prozent prognostiziert wird.)
Ist die Vorhersage ein guter Start für diejenigen, die auf klaren Himmel hoffen? Nicht genau. Aber wir sind noch mindestens ein paar Tage davon entfernt, jede Wolkenvorhersage allzu ernst nehmen zu können, und die Vorhersagezuversicht wird möglicherweise erst ein oder zwei Tage vor dem 8. April besonders hoch sein.
Die Washington Post wird am Freitag ihren eigenen Tracker zur Vorhersage von Sonnenfinsterniswolken auf den Markt bringen. Bleiben Sie also auf dem Laufenden.