„Wetter“ - der physikalische Zustand der Atmosphäre

Wetter und Klima: Definitionen, wichtige Begriffe, Wettergrundlagen und Vorhersage

Der Regenschirm eines Spaziergängers ist wegen einer Windböe umgeklappt.
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Laut Deutschem Wetter-Dienst (DWD) spielt sich das Wettergeschehen in der unteren Atmosphäre ab, die als Troposphäre bezeichnet wird. (Symbolbild)
  • Julia Cuprakowa
    VonJulia Cuprakowa
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Was ist eigentlich das Wetter, wie lässt sich das Wetter beschreiben und vorhersagen - und was ist der Unterschied zum Klima? Die wichtigsten Begriffe rund um das Wetter im Überblick.

Die Beschäftigung mit dem Klima und dem Wetter ist so alt wie die Menschheit selbst. Von den sintflutartigen Niederschlägen der Genesis über die Stürme der Odyssee – bis zum heutigen Klimawandel hat sich der Mensch immer mit den charakteristischen Qualitäten der Atmosphäre über einem Ort oder einer Region auseinandergesetzt. So entstanden in den vergangenen Jahren eine ganze Reihe von Klima- und Wetter-Definitionen.

Wetter und Klima: Was versteht man unter den Begriffen? Definitionen

Der Begriff Klima ist abstrakt …

...denn das Klima umfasst die Gesamtheit aller meteorologischer Einzelvorgänge, die man allgemein als Wettervorgänge kennt, an einem gegebenen Ort. Also sind die durchschnittlichen Zustände und der regelmäßige Ablauf des Wetters einschließlich der wiederholt beobachteten Sondererscheinungen, wie etwa Tornados, Staubstürme oder Spätfrost gemeint. Man kann also das Klima nicht verstehen, wenn man mit den Wettererscheinungen nicht vertraut ist.

Atmosphärische Phänomene, die innerhalb weniger Sekunden, Minuten oder Tagen ablaufen, von denen sich das Klima etwa ab dem Jahreszeitraum unterscheidet, werden als meteorologische Phänomene bezeichnet und dem Wetter zugeordnet. Dazwischen geschaltet ist der Begriff der Witterung, mit der ein einheitliches Wettergeschehen während weniger Wochen bezeichnet wird - wie etwa die Witterungsphänomene des Altweibersommers oder die Schafskälte.

Was versteht man unter Wetter:

Als „Wetter“ wird der physikalische Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem auch kürzeren Zeitraum an einem bestimmten Ort oder in einem Gebiet bezeichnet, wie er durch die meteorologischen Elemente und ihr Zusammenwirken gekennzeichnet ist.

Wetter: Kein Wettergeschehen in hohen Atmosphärenschichten

Laut dem Deutschen Wetter-Dienst (DWD) spielt sich das Wettergeschehen in der unteren Atmosphäre ab, die als Troposphäre bezeichnet wird. In höheren Atmosphärenschichten gibt es zwar auch messbare Luftbewegung und Temperatur, aber so gut wie keine Feuchte.

Deswegen gibt es dort auch kein Wetter im engeren Sinne, wenn man davon absieht, dass gelegentlich sehr hohe Eiswolken auftreten können. Aber wie genau entsteht das Wetter? Was sind die Ursachen?

Ursachen für das Wetter und Wetterabläufe

Ursache für die Wetterabläufe sind die unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche und der daraus resultierenden darüber liegenden Luftschichten. Diese stehen in Abhängigkeit mit sogenannten Klimafaktoren. Also diejenigen Größen, die auf das Klima und somit auch das Wetter einwirken und es beeinflussen.

Dazu zählen die geografische Breite, die Höhenlage (sowohl über dem Meeresspiegel als auch beispielsweise über einem lokalen Talboden), die großräumige Verteilung von Land und Meer, die kleinräumig wirksame Ausrichtung und Neigung eines Hanges, Bewuchses oder der Bebauung und andere Faktoren. Es gibt aber auch andere wichtige Faktoren - beziehungsweise Parameter - mit denen wird zum Beispiel das Wetter, so wie man es aus Wettervorhersagen kennt, beschrieben.

Charakterisierung des Wetters – mithilfe von Wetterelementen

Das Wetter wird, laut DWD, mithilfe quantifizierbarer Parameter charakterisiert. Diese Parameter sind fundamentale Größen des Wetters und werden als Wetterelemente bezeichnet. Dazu gehören zum Beispiel Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Drucktendenz, Windrichtung und Windgeschwindigkeit, Bewölkung (Wolken), Niederschlag und Sichtweite. An dieser Stelle drängt sich die Frage auf, wie genau Wettervorhersagen eigentlich sind?

Wettervorhersage des Deutschen Wetter-Dienstes (DWD) – Grundlagen

Doch zuerst zu den Grundlagen: Für die Wettervorhersage und die Klima- und Umweltberatung sind zuverlässige und qualitativ hochwertige Mess- und Beobachtungsdaten notwendig. So betreibt zum Beispiel der Deutsche Wetter-Dienst (DWD) Forschung auf dem Gebiet der Atmosphärenbeobachtung. Dabei sollten die Messsysteme und Messnetze stets auf dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik sein. Zu den Forschungsarbeiten zählen insbesondere:

  • Die Erprobung und Weiterentwicklung neuer Messsysteme (in-situ, Fernerkundung) für den operationellen Betrieb.
  • Die Entwicklung und Erprobung von Verfahren und Algorithmen zur Bestimmung atmosphärischer Parameter aus Messungen.
  • Die Durchführung spezieller Messungen, insbesondere an den Observatorien, zur Gewinnung umfassender Datensätze zur Charakterisierung physikalischer und chemischer Prozesse in der Atmosphäre.

Und nun zurück zu der Wettervorhersage und deren Genauigkeit.

Wie genau sind die Wettervorhersagen des DWD?

Viele - wenn nicht alle - Wetter-Experten möchten, dass die Wettervorhersage immer und zu jederzeit stimmt – allerdings liegt es in der Natur der Wettervorhersage, sogar eher selten exakt richtig zu sein. In unserer Atmosphäre laufen hochgradig nicht-lineare Prozesse ab, die auch mit dem Wort „chaotisch“ beschrieben werden können. Somit bleibt immer eine gewisse Unsicherheit in der Vorhersage übrig.

Außerdem hängt die Genauigkeit der Wettervorhersage von der Fragestellung ab. Solche Fragen wären zum Beispiel: Welche Vorhersagezeit interessiert uns: die nächsten Stunden, der nächste Tag oder „Samstag in 8 Tagen“? Oder auch: Wollen wir eine Aussage für einen bestimmten Ort oder eine Region, vielleicht einen Landkreis machen?

Diese Fragen lassen sich im Prinzip alle beantworten, solange die entsprechenden und vor allem genügend Daten vorliegen. Allerdings haben die Wetter-Experten meistens eine Unmenge von Daten auf einem Computer vor sich liegen und die gilt es dann zusammenzufassen und zu interpretieren. Deshalb versuchen die Meteorologen möglichst repräsentative Datenkollektive auszusuchen und zusammenzufassen, um auf diese und andere Fragen Antworten zu bekommen.

Wettervorhersage mit Wettermodellen – Was sind die Wettermodelle?

Ohne Computer und Wettermodelle gibt es heutzutage keine Wettervorhersagen mehr, man nennt diesen Bereich auch „Numerische Wettervorhersage“. Die Technik hat bei der Prognose in den vergangenen Jahrzehnten einen großen Fortschritt gebracht, doch was sind diese Wettermodelle eigentlich und wie funktionieren sie?

In der „Numerischen Wettervorhersage“ werden Wettervorhersagemodelle verwendet. Diese Modelle beinhalten hochkomplizierte physikalische Gleichungen, die auf leistungsfähigen Großcomputern gerechnet werden. Unter „Numerischen Wettervorhersagen“ versteht man also computergestützte Wetterprognosen. 

Die Modellergebnisse eines jeden Tages bilden die wesentliche Arbeitsgrundlage der heutigen Wettervorhersage. In den letzten Jahren ist dadurch bei einer Prognosedauer zwischen drei und fünf Tagen eine besonders deutliche Qualitätsverbesserung eingetreten. Mit den heutigen Modellen werden grobe Wettertrends zwischen dem 5. und 7. Folgetag schon zu etwa 70 Prozent richtig vorhergesagt.

Globalmodelle mit weltweiten Wetterprognosen:

ECMWF 6z/18z (Rapid ECMWF/Global Euro HD)

ECMWF (ECMWF/Global Euro HD)

ICON (Global German Standard)

 GFS (Global US Standard)

Regionalmodelle, die Deutschland abdecken:

Super HD (Mitteleuropa Super HD)

Swiss HD 4x4 (Europa Swiss HD 4x4)

Swiss HD 4x4 (ECMWF) (ECMWFbase Swiss HD 4x4)

ICON-D2 (Mitteleuropa Rapid Update ICON-D2)

(Quelle: Kachelmannwetter.com)

Neben Wetter ist Klimaüberwachung von Bedeutung – Klimaerwärmung

Allerdings werden nicht nur das Wetter und die Wettergeschehnisse überwacht. Die Überwachung des Klimas hat durch öffentliche Diskussionen über eine mögliche Erwärmung in den vergangenen Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen.

Klimaüberwachung

Die Klimaüberwachung hat zum Ziel, in regelmäßigen Abständen den Zustand des Klimasystems darzustellen und mit einem Referenzzeitraum zu vergleichen. Resultate der Klimaüberwachung sind Karten von Mittelwerten, deren Abweichung von vieljährigen Werten oder aber lange Zeitreihen von Mittelwerten oder anderer statistischer Größen. Aber auch der Vergleich mit bekannten Extremwerten (Wetterrekorde) ist hilfreich, um eine Einordnung vornehmen zu können. (Quelle. dwd.de)

Voraussetzungen für Klimaüberwachung: Unverfälschte Klimadaten

Die Voraussetzung für die Überwachung des Klimas ist auch die zukünftige Verfügbarkeit von langen Zeitreihen meteorologischer Größen, die möglichst ungestört – das heißt ausschließlich von Klima beeinflusst – und nicht durch messtechnische Änderungen bestimmt sind. Dies ist nicht unwichtig, denn vor allem in europäischen geografischen Breiten erhöht sich zum Beispiel die Temperatur, wenn eine Messstation im Laufe der Jahre von neuen Gebäuden umzingelt wird.  Diese Erhöhung ist als Wärmeinseleffekt der Städte bekannt, muss aber von einem eventuell vorhandenen globalen Trend unterschieden werden können.

Klimawandel: Erderwärmung als globales Problem

Im Kern bezeichnet der Klimawandel die Abkühlung oder Erwärmung des Klimas auf der Erde über einen langen Zeitraum. Nicht zu verwechseln mit dem Wetter – das, was wir tagtäglich an kurzfristigen, aktuellen Veränderung der Temperatur wahrnehmen. Der Klimawandel – in unserem Fall handelt es sich um eine Klimaerwärmung – ist kein neues Phänomen und es birgt Risiken. Der Klimawandel kann auch das Wetter in Deutschland entscheidend beeinflussen.

Mit dem Klimawandel sind wachsende Risiken für die Gesundheit der Menschen verbunden. So könne die erwartete Zunahme der Häufigkeit und Intensität von Hitzewellen, wie zum Beispiel Deutschland sie im Sommer 2003 erlebt hat, zu zahlreichen Todesfällen führen. In den Städten müsse man künftig auch aufgrund der Temperaturerhöhung mit einem stärkeren Wärmeinseleffekt rechnen. Die Bedeutung der Frischluftschneisen werde deshalb wachsen. Architekten müssten neue Bebauungskonzepte – zum Beispiel mit einer gezielten Beschattung von Fußwegen im Sommer – entwickeln.

Die Niederschläge werden laut DWD in Deutschland im Sommer im Mittel zwar abnehmen. Gleichzeitig sei aber mit zunehmend heftigen Gewittern und Unwettern zu rechnen. Sie können zu starken lokalen Überschwemmungen führen. Im Winter nehmen die Niederschläge dagegen im Mittel zu. Allerdings werden sie meistens als Regen und nicht als Schnee fallen. Die Schneefallgrenze wird steigen. Wintersport werde deshalb in vielen Gebieten seltener als bisher möglich sein. Es komme nun darauf an, auch die künftigen Folgen der Klimaänderung exakt abzuschätzen.

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