Katalog der Großwetterlagen Europas
Katalog der Großwetterlagen Europas
Neben den bisherigen Auswertungen besteht natürlich die Möglichkeit, eine Vielzahl weiterer interessanter Fragestellungen zu bearbeiten. Als ein Beispiel dafür sollen die folgenden Untersuchungen stehen.
Wie bereits erwähnt, sind die Andauern ein wichtiges Kriterium zur Beschreibung der Großwetterlagen. Deshalb wurden in Tab. 12 die absoluten Häufigkeiten der Andauern für alle Großwetterlagen zusammengefaßt. Dabei zeigte sich, daß die am häufigsten auftretenden GWL (WZ u. HM) auch die längsten Andauern aufweisen (33 bzw. 32 Tage). Bei allen Großwetterlagen (bis auf SZ) ist eine Andauer von drei Tagen am häufigsten. Nach fünf bis sieben Tagen nimmt die Anzahl der Andauern deutlich ab. Die absolut längsten Andauern für alle Jahreszeiten und das Jahr sind in Tab. 13 mit Angabe des jeweiligen Zeitraums aufgelistet.
Eine weitere Frage ist, mit welcher Wahrscheinlichkeit auf eine bestimmte Großwetterlage nach drei Tagen Andauer diese selbst oder eine andere folgt. Auskunft darüber geben die Übergangswahrscheinlichkeiten in Tab. 14 . Es zeigt sich, daß die Großwetterlagen wenn sie auftreten über eine bestimmte Erhaltungsneigung verfügen, da die Übergangswahrscheinlichkeiten in sich selbst zwischen 55 und 75% liegen. Bemerkenswert ist, daß bis auf wenige Ausnahmen jede Großwetterlage in jede andere übergehen kann, wobei die Übergangswahrscheinlichkeiten stark differenziert sein können.
Geht man von den Zirkulationsformen als Untersuchungsobjekt aus, so sind deren mittlere Andauern von Bedeutung. In den Abb. 27 bis Abb. 31 sind die Kurven der mittleren Andauern für die ZF dargestellt. Folgendes kann dabei festgestellt werden:
Interessant bei der Betrachtung des Andauerverhaltens der Großwetterlagen bzw. deren Zirkulationsformen ist die Frage nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens verschiedener Tupel. Unter einem Tupel versteht man dabei das Muster der Abfolge der Zirkulationsformen bezogen auf eine bestimmte Länge. So bedeutet zum Beispiel das Tupel (zzzz) die viermalige Aufeinanderfolge der zonalen Zirkulationsform. Dieses Tupel hat die Länge 4. In Tab. 5 sind für die Tupellängen 1 - 10 die Eintrittswahrscheinlichkeiten für die einzelnen Zirkulationsformen angegeben. Auf die Angabe der Wahrscheinlichkeiten für Tupel mit Wechsel der Zirkulationsform (z.B. zzzg) wurde aus Übersichtsgründen verzichtet.
Die Grundwahrscheinlichkeit für das Auftreten der einzelnen Zirkulationsformen ist mit der Tupellänge 1 gegeben. Aus der Tabelle läßt sich ableiten, daß die am häufigsten auftretende meridionale Zirkulationsform auch als die stabilste anzusehen ist, da hier die Wahrscheinlichkeit bis zur Tupellänge 10 nur auf ca. 1/4 des Ausgangswertes zurückgeht, bei der gemischten und zonalen aber auf ca. 1/6.
Mit Hilfe der Wahrscheinlichkeiten der Tupellängen läßt sich die dynamische und daraus abgeleitet die bedingte Entropie der Zirkulationsformen bestimmen (8) . Die bedingte Entropie stellt dabei das Maß für die Vorhersagbarkeit des Prozesses dar. Das heißt, man erhält eine Aussage darüber, mit welcher Unsicherheit die Vorhersage behaftet ist, daß nach n Tagen des Auftretens einer Zirkulationsform diese auch noch am n+1 Tag auftritt. In Abb. 32 ist die bedingte Entropie bis zu einer Sequenz von 9 Tagen dargestellt. Als Beispiel für die Interpretation sei die Frage zu beantworten, mit welcher statistischen Unsicherheit eine Zirkulationsform auftritt, nachdem sie zuvor schon drei Tage existiert hat. Aus der Abbildung läßt sich ablesen, daß die Unsicherheit bei ca. 40% liegt. Oder anders ausgedrückt, mit 60% Wahrscheinlichkeit ist nach einer Sequenz von drei Tagen für eine bestimmte Zirkulationsform diese auch am vierten Tag zu erwarten. Man kann außerdem nachweisen, daß die Zirkulationsformen einem Markov'schen Prozeß 3.
Ordnung folgen, was auch aus der angepaßten Funktion des Markov-Prozessen in Abb. 32 hervorgeht. Das heißt, daß die Kenntnis des Auftretens der Zirkulationsformen nach mehr als drei Tagen keinen wesentlichen Beitrag mehr liefert zur Absenkung der Unsicherheit der Vorhersage.
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