Ein einzelner Vorhersagelauf, oft "deterministischer" Lauf genannt, startet von einer einzigen besten Schätzung der heutigen Atmosphäre und projiziert sie einmal in die Zukunft. Das Problem: Die Atmosphäre ist chaotisch. Winzige, unvermeidliche Fehler in dieser Ausgangs-Momentaufnahme, weit kleiner als jedes Instrument je messen könnte, wachsen mit der Zeit an und können das Ergebnis bis Tag sieben oder zehn völlig verändern. Das ist der berühmte "Schmetterlingseffekt". Ein einzelner Lauf zeigt also nur eine mögliche Zukunft unter vielen gleich plausiblen. Eine Ensemble-Vorhersage löst dieses Problem, indem sie dasselbe Modell Dutzende Male laufen lässt, jedes Mal mit einem leicht anderen, aber ebenso realistischen Startpunkt, um die Bandbreite der Zukünfte abzutasten, die die Atmosphäre tatsächlich nehmen könnte.
Wie Ensembles entstehen
Zwei Arten von Störungen bauen ein Ensemble auf. Erstens werden die Anfangsbedingungen innerhalb der bekannten Unsicherheit der Beobachtungen, die das Modell füttern, leicht verändert, wodurch viele leicht unterschiedliche, aber gleich gültige Ausgangsatmosphären entstehen. Zweitens variieren stochastische Physik-Störungen, wie das Modell Prozesse darstellt, die zu klein sind, um direkt berechnet zu werden, etwa einzelne Wolken oder Turbulenz, da diese nur angenähert und nicht exakt gelöst werden. ECMWFs Ensemble, ENS genannt, lässt 50 gestörte Mitglieder plus einen ungestörten Kontrolllauf bis zu 15 Tage laufen. Die NOAA-GEFS, das Ensemble des GFS, läuft mit etwa 30 Mitgliedern. ECMWFs KI-basiertes AIFS ist so günstig zu berechnen, dass sein eigenes Ensemble schnell mit deutlich weniger Hardware erzeugt werden kann, was große Ensembles zugänglicher macht als je zuvor. Manche Prognostiker gehen noch weiter und bauen Multi-Modell-Ensembles, die Mitglieder mehrerer Modelle verschiedener nationaler Zentren zu einem einzigen, breiteren Pool zusammenführen.
Wie man ein Ensemble interpretiert
Die klassische Darstellung ist der "Spaghetti-Plot": eine Linie pro Mitglied, alle für dieselbe Variable übereinandergelegt, etwa die Geopotentialhöhe auf 500 hPa oder die Temperatur auf 850 hPa. Liegen die Linien dicht beieinander, stimmen die Mitglieder überein und die Sicherheit ist hoch; fächern sie weit auseinander, ist die Zukunft der Atmosphäre an diesem Punkt wirklich unsicher, egal wie überzeugend eine einzelne Linie aussieht. Das Ensemble-Mittel, der Durchschnitt aller Mitglieder, ist glatter als jeder einzelne Lauf und oft eine gute Einzelzahl zum Zitieren, kann aber zwei unterschiedliche, gleich wahrscheinliche Szenarien zu einem irreführenden Mittelwert verschmelzen, weshalb es nie allein gelesen werden sollte. Prozentangaben sind meist die nützlichste Zusammenfassung: Zeigen 35 von 50 Mitgliedern messbaren Regen an einem Ort, entspricht das etwa 70 % Regenwahrscheinlichkeit dort - keine Gewissheit und kein Münzwurf. Als Faustregel gilt: Die Ensemble-Streuung ist ein bis zwei Tage im Voraus naturgemäß eng und weitet sich im Laufe der Woche stetig; behandeln Sie die Ausgabe von Tag eins also als Plausibilitätscheck und die von Tag acht oder neun als Anhaltspunkt für die Bandbreite der Möglichkeiten statt als einzelne Antwort. Auf den ECMWF-, GFS- und AIFS-Ensemble-Seiten von ngmeteo.com können Sie auf jeden Ort klicken, um genau diesen Fächer an Mitgliedervorhersagen für Temperatur und Niederschlag zu sehen - das ehrlichste Bild davon, was ein Vorhersagemodell wirklich über die Zukunft weiß.