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Bereits 1904 beschrieb Vilhelm Bjerknes in seinem wegweisenden Artikel, erschienen in der deutschsprachigen „Meteorologischen Zeitschrift“, die Grundvoraussetzungen für eine erfolgreiche Wettervorhersage (Bjerknes, 1904, S. 1):
1. Man muß mit hinreichender Genauigkeit den Zustand der Atmosphäre zu einer gewissen Zeit kennen.
2. Man muß mit hinreichender Genauigkeit die Gesetze kennen, nach den sich der eine atmosphärische Zustand aus dem anderen entwickelt.
Diese zwei grundlegenden Bedingungen haben sich seither nicht geändert. Auch heute gilt, dass die Qualität einer Vorhersage zwingend von der Qualität der Messdaten des Anfangszustands sowie von der Qualität der verwendeten Wettermodelle abhängt.
Die Messung des aktuellen Wetters
Wie Bjerknes schon bemerkte, ist die Kenntnis des aktuellen Zustands der Atmosphäre die Voraussetzung für eine Prognose. Mathematisch gesprochen ist dies ein Anfangswertproblem: kennt man den Anfangszustand eines Systems, so lässt sich mit dem richtigen Modell der Zustand des Systems zu einem späteren Zeitpunkt vorhersagen. Daher steht am Anfang jeder Wettervorhersage die Erfassung aller physikalischen Parameter, die den aktuellen Zustand der Atmosphäre beschrieben. Die Vermessung der Atmosphäre beruht dabei auf verschiedenen Ansätzen
Die klassischen Bodenwetterstationen bilden auch heute noch das Rückgrat der Wetterbeobachtung. Die benötigten Daten werden mittlerweile automatisiert gemessen, was den menschlichen Beobachter bis auf wenige Ausnahmen überflüssig gemacht hat. Der herkömmliche Aufbau einer Wetterstation umfasst die verschiedenen Sensoren für die Messung der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit, des Windes, des atmosphärischen Luftdrucks, der Solarstrahlung und des Niederschlags. Der typische und durch Richtlinien vereinheitliche Aufbau einer solchen Messstation ist im Folgenden zu sehen. Diesem wird zum Vergleich eine historische Wetterhütte nach englischer Bauart gegenübergestellt, wie sie bereits etwa seit dem Ende des 19. Jahrhundert gebräuchlich ist.
Weltweit gibt es etwa 11.000 Station dieser vereinheitlichen Art, die mindestens viermal am Tag zu festgelegten Uhrzeiten (um 00:00 Uhr, 6:00 Uhr, 12:00 Uhr und 18:00 Uhr lokaler Uhrzeit am Null-Meridian, Greenwich Mean Time, GMT, oder auch Universal Time Coordinated, UTC) synchronisierte Messungen absolvieren und ihre Aufzeichnungen an den jeweiligen nationalen Wetterdienst melden, der diese Daten wiederum weltweit mit allen anderen Wetterdiensten austauscht. Allerdings können diese Stationen nur bodennahe Messwerte der physikalischen Parameter aufzeichnen und melden.
Um beispielsweise den Verlauf der Temperatur, der Feuchtigkeit oder des Windes mit der Höhe zu bekommen, werden weltweit an fast 1.000 Stationen jeweils um 00:00 Uhr (UTC) und 12:00 Uhr (UTC) Wetterballone gestartet, die sogenannte Radiosonden in Höhen von teilweise über zwanzig Kilometer transportieren. Diese Radiosonden zeichnen beim Aufstieg alle relevanten Parameter auf und senden sie in Echtzeit per Funk an die Bodenstation. So ergibt sich zumindest punktuell ein relativ genaues Bild der vertikalen Variabilität der physikalischen Parameter im wetter-aktiven Teil der Atmosphäre.
Auf den Ozeanen wird das Messnetz durch annähernd tausend Bojen ergänzt, die an bestimmten Positionen im Meeresboden verankert oder teilweise auch auf den Weltmeeren treibend das Wettergeschehen aufzeichnen. Ergänzt wird dies beispielsweise auch durch Handelsschiffe, welche mit standardisierten Wetterstationen ausgestattet sind.
Selbst den Luftverkehr machen sich die Wetterdienste zu Nutze – mehrere tausend Linienflugzeuge tragen mit ihren Messungen meteorologischer Parameter dazu bei, den Zustand der Atmosphäre besser zu beschreiben.
Durch den technischen Fortschritt lassen sich heute auch Niederschlagsmessungen nicht mehr nur an einigen wenigen Punkten durchführen, sondern sind nun durch die Radartechnik flächendeckend möglich. Darüber hinaus des es heute möglich, die genau Position und Stärke eines Blitzes zu detektieren. Dadurch ergibt sich auch die Möglichkeit, kurzfristig vor herannahenden Gewittern zu warnen.
Ein Zäsur in der Geschichte der Wetterbeobachtung stellt für die Meteorologie die Nutzbarmachung von Satelliten seit den 1960ern dar, die entweder geostationär (stets auf derselben Position über der Erde in ca. 36.000 km Höhe) oder pol-umlaufend (die Polkappen in einer Höhe von etwa 800 km überfliegend) das Wettergeschehen auf dem gesamten Erdball aufzeichnen. Dadurch entsteht ein sehr umfassendes Bild über den Zustand der Atmosphäre.
Im nächsten Beitrag beleuchten wir die Entstehung einer Wettervorhersage.
