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Vom aktuellen Wetter bis in die nächsten Stunden: SINFONY verbindet
die Stärken von Nowcasting und numerischer Wettervorhersage. So soll
eine möglichst nahtlose Vorhersage entstehen ? insbesondere bei
schnelllebigen Wetterereignissen wie Gewittern und Starkregen.



Vom aktuellen Wetter bis in die nächsten Stunden: SINFONY verbindet
die Stärken von Nowcasting und numerischer Wettervorhersage. So soll
eine möglichst nahtlose Vorhersage entstehen ? insbesondere bei
schnelllebigen Wetterereignissen wie Gewittern und Starkregen.



Eine unserer Hauptaufgaben im Sommer ist die Warnung vor Gewittern.
Um deren Entwicklung und Zugbahn für die nächsten Stunden möglichst
genau vorherzusagen, stehen unterschiedliche Vorhersageverfahren zur
Verfügung. Für die unmittelbare Zukunft liefert das sogenannte
Nowcasting besonders wertvolle Informationen. Es basiert wesentlich
auf aktuellen Beobachtungen. Dazu gehören Fernerkundungsmessungen wie
Radar, Satellit und Blitzmessungen. Auch Nutzermeldungen,
beispielsweise aus der WarnWetter-App, können zusätzliche
Informationen über das aktuelle Wetter liefern.
Aus diesen Beobachtungen lassen sich die Position, Zugrichtung und
Entwicklung von Niederschlags- und Gewitterzellen kurzfristig relativ
gut abschätzen. Eine wichtige Rolle spielt dabei KONRAD-3D. Das
Verfahren erkennt konvektive Zellen automatisch in den Radardaten und
liefert unter anderem Informationen über deren Position und
Intensität. Aus der bisherigen Bewegung können Vorhersagen über die
weitere Zugbahn einschließlich ihrer Unsicherheit abgeleitet werden.
Mit zunehmender Vorhersagezeit stößt das Nowcasting jedoch an
Grenzen. Gewitterzellen werden nicht einfach nur verlagert, sondern
können sich verstärken, abschwächen, auflösen oder neu entstehen.
Solche Entwicklungen lassen sich nicht allein aus der bisherigen
Bewegung ableiten. Hier kommen numerische Wettervorhersagemodelle
(NWV) ins Spiel. Sie berechnen auf Grundlage der physikalischen
Prozesse in der Atmosphäre deren weitere Entwicklung und können damit
deutlich weiter in die Zukunft blicken. Für die hochaufgelöste
numerische Kurzfristvorhersage wird am DWD unter anderem ICON-D2
eingesetzt.
Damit treffen zwei unterschiedliche Stärken aufeinander: Nowcasting
beschreibt besonders gut, was gerade passiert, während die numerische
Wettervorhersage besser darin ist, zu beschreiben, was daraus
entstehen kann. Allerdings können kleinräumige Strukturen wie
Gewitterzellen in der numerischen Wettervorhersage zu Beginn noch
nicht optimal erfasst werden. Gerade bei schnelllebiger Konvektion
kann es daher zunächst zu Abweichungen bei Position, Struktur und
Intensität kommen.
Bisher entstand dadurch ein Übergang zwischen den beiden
Vorhersagemethoden. Anschaulich lässt sich dies beispielsweise in der
WarnWetter-App beobachten: Geht man mit dem Zeitslider in die
Zukunft, werden Gewitterzellen zunächst auf Grundlage des Nowcastings
ohne Entwicklung weiterverlagert. Später übernimmt die numerische
Wettervorhersage. Zwischen beiden Ansätzen entsteht dabei ein
deutlich sichtbarer Bruch.
Wie diese Verbindung verbessert werden kann, zeigt das folgende
Diagramm.
Das Diagramm stellt vereinfacht dar, wie sich die Qualität
verschiedener Vorhersageverfahren mit zunehmender Vorhersagezeit
verändert. Auf der horizontalen Achse nimmt die Vorhersagezeit von
der unmittelbaren Gegenwart in die Zukunft zu. Die vertikale Achse
beschreibt die Vorhersagequalität: Je höher der Wert, desto besser
die Vorhersage.
Die rote Kurve zeigt die Vorhersagequalität des Nowcastings. Zu
Beginn ist sie besonders hoch, da aktuelle Beobachtungen direkt in
die Vorhersage eingehen. Mit zunehmender Vorhersagezeit nimmt die
Qualität jedoch ab. Die blaue Kurve beschreibt die numerische
Wettervorhersage. Sie startet zunächst auf einem niedrigeren
Qualitätsniveau, gewinnt aber mit zunehmender Vorhersagezeit an
Bedeutung und übertrifft schließlich das Nowcasting.
Genau hier setzt SINFONY, das ?Seamless INtegrated FOrecastiNg
sYstem? an. Die Grundidee besteht darin, die Stärken beider Verfahren
zu verbinden: die hohe Qualität des Nowcastings für die unmittelbare
Zukunft und die physikalisch konsistente Entwicklung der numerischen
Wettervorhersage für die weitere Zukunft.
Dazu werden zunächst beide Seiten verbessert. Im Diagramm ist dies
durch die gestrichelten Linien dargestellt. Das Nowcasting wird unter
anderem durch verbesserte Verfahren wie KONRAD-3D sowie durch eine
höhere Datenqualität und verbessertes Postprocessing
weiterentwickelt.
Auch die numerische Wettervorhersage wird speziell für diesen kurzen
Vorhersagezeitraum verbessert. Mit ICON-RUC wird ein lokales Modell
eingesetzt, das jede Stunde neu gestartet wird. RUC steht dabei für
?Rapid Update Cycle?. Durch die häufigere Aktualisierung steht ein
deutlich aktuellerer Modellzustand zur Verfügung. Zudem wurde das
Modell darauf ausgerichtet, beobachtete Radarstrukturen möglichst
realistisch zu simulieren.
Damit können die Informationen aus beiden Welten miteinander
verbunden werden. Für das Nowcasting werden die Unsicherheiten der
vorhergesagten Zellbewegungen berücksichtigt. Gleichzeitig können auf
das ICON-RUC-Ensemble entsprechende Verfahren angewendet werden,
sodass sich Informationen über mögliche Zellpositionen und
Entwicklungen aus Nowcasting und numerischer Wettervorhersage
kombinieren lassen. Daraus können unter anderem Wahrscheinlichkeiten
für das Auftreten und die weitere Entwicklung konvektiver Zellen
abgeleitet werden.
Das Ergebnis ist unter anderem die Grundidee von KONRAD-3D-SINFONY:
Statt zwischen zwei unterschiedlichen Vorhersagemethoden
umzuschalten, soll eine möglichst nahtlose Vorhersage entstehen, vom
aktuell beobachteten Wetter bis in die weitere Kurzfrist.
SINFONY verbindet damit das Beste aus beiden Welten: die Stärke des
Nowcastings in der unmittelbaren Zukunft mit der Stärke der
numerischen Wettervorhersage beim Blick in die weitere Zukunft.


MDipl.-Met. Christian Herold

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.08.2026

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