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Wettervorhersage und Witterungsprognose
Als physikalisches Ereignis lässt sich das Wetter durch entsprechende Naturgesetze beschreiben. Die grundlegende Idee einer Wetterprognose ist es, aus einem bereits vergangenen und dem aktuellen Zustand der Atmosphäre, unter Anwendung der bekannten physikalischen Regeln, einen Zustand in der Zukunft abzuleiten.
Die mathematischen Konstrukte, welche diese physikalischen Regeln beschreiben, sind allerdings sogenannte nichtlineare Gleichungen. Das bedeutet, dass bereits kleine Änderungen im Ausgangszustand zu relativ großen Veränderungen am Ergebnis der Rechnung führen können (Schmetterlingseffekt).
Es wird im Wesentlichen zwischen einer manuellen Wettervorhersage und einer numerischen Wettervorhersage unterschieden, wobei heute immer noch eine Kombination beider Verfahren zur Anwendung kommt. Dies hängt damit zusammen, dass auch aktuelle numerische Prognosemodelle unzureichende Ergebnisse liefern. Um die lokale Klimatologie von Wetterstationen zu berücksichtigen, werden heutzutage den numerischen Berechnungen noch statistische Verfahren nachgeschaltet, wie z. B. die MOS-Verfahren Model Output Statistics.
Die Daten über den aktuellen Zustand der Atmosphäre kommen von einem Netz von Bodenmessstationen, die Windgeschwindigkeit, Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit sowie Niederschlagsmengen messen. Zusätzlich werden auch Daten von Radiosonden, Wettersatelliten, Verkehrsflugzeugen und Wetterschiffen verwendet. Problematisch ist dabei die unregelmäßige Verteilung dieser Beobachtungen und Messungen, sowie die Tatsache, dass in geringer entwickelten Ländern und über den Ozeanen relativ wenige Messstationen vorhanden sind.
Unter einer Witterungsprognose versteht man eine Wettervorhersage über einen längeren Zeitraum, also über mehrere Tage oder gar Monate, bis zu einer ganzen Jahreszeit hin. Die Möglichkeit solcher Vorhersagen ist momentan noch sehr beschränkt, könnte aber wegen verbesserter Beobachtungsmöglichkeiten und Computermodelle in näherer Zukunft Wirklichkeit werden.