Wettervorhersage selbst programmieren

[iceman808]

Hi,

ich habe den WS300PC von ELV. Der Datenlogger zeigt auf seinem Display Regen, Sonne und Bewölkung in netten Icons an.

Jetzt wollte ich die selbe Anzeige auf meinem PC darstellen. Die Daten des Loggers kann man ja über USB auslesen. Leider fehlt mir das Wissen, welche Daten bzw. in welchem Zusammenhang für die unterschiedlichen Icons ausgewertet werden müssen. Kann mir dazu hier jemand einen Tip geben?

Danke schon mal

Gruß Thomas

[jusch]

Leider fehlt mir das Wissen, welche Daten bzw. in welchem Zusammenhang für die unterschiedlichen Icons ausgewertet werden müssen. Kann mir dazu hier jemand einen Tip geben?

Üblicherweise wird für die Wettertendenzanzeige die Luftdruckänderung herangezogen. Falls Du also beim Auslesen der Daten nur an die Luftdruckdaten herankommst und nicht an die Tendenzanzeige Deiner Station, mußt Du dir für die Tendenzanzeige selbst eine Auswertelogik programmieren, die auf Luftdruckdaten basiert.

[iceman808]

@jusch: Danke.

Hab mir schon fast gedacht, dass der Luftdruck entscheident ist. An die Daten komm ich ran. Aber wie genau würde so ein Algorithmus aussehen?

[gargamel]

An diesen algorythmus zu kommen ist schwierig bis fast unmöglich.
Keine Firma rückt diese "Geheimnisse" raus und schädigen quasi sich selbst.

[Holli]

Vorhersagen auf Grund lokaler Messungen sind ausnahmslos Käse.

WS2300: Sonnig
VP2: Zunehmende Bewölkung mit wenig Temperaturänderung.
WsWin: veränderlich

Und nu? Welches Wetter kann ich morgen erwarten? Veränderliche Sonne mit wenig Temperaturänderung? Oder doch was anderes?

[jusch]

An die Daten komm ich ran. Aber wie genau würde so ein Algorithmus aussehen?

Im Prinzip arbeiten die alle ungefähr gleich.

Programmlogik für eine Tendenzanzeige mit 4 Werten für "sonnig", "veränderlich", "regnerisch" und "Sturmwarnung" z.B. wie folgt:

Die Anzeige für "Sturmwarnung" ist immer außen vor, diese wird angezeigt, sobald der Luftdruck aktuell um mehr als 5 hPa niedriger als vor 6 Stunden liegt, der Luftdruck also aktuell mit hoher Rate fällt.

Ansonsten wird nur nach einer Logik zwischen den Anzeigestufen (von schlecht nach gut) "regnerisch", "bewölkt", "sonnig" umgeschaltet, z.B. nach diesem Algorhythmus:

1. Programmstart ==> Zeige "veränderlich" und merke Dir den Luftdruckwert
2. Sobald der Luftdruck gegenüber dem gemerkten Luftdruckwert um +3 hPa steigt, zeige Tendenz eine Stufe besser an (falls nicht "sonnig" bereits erreicht ist) und merke Dir den neuen Luftdruckwert.
3. Sobald der Luftdruck gegenüber dem gemerkten Luftdruckwert um -3 hPa fällt, zeige Tendenz eine Stufe schlechter an (falls nicht "regnerisch" bereits erreicht ist) und merke Dir den neuen Luftdruckwert.

Die Schritte 2. und 3. werden in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt, z.B. alle 15 Minuten.

Die reine Tendenzanzeige ist also absolut simpel.

Und die Sturmwarnung eigentlich auch, Du mußt nur eine Liste mit ein paar mehr Speicherplätzen verwalten, die  einen zeitlichen Umfang von 6 Stunden überbrücken. Bei 4 Werten pro Stunde mit einem Zeitabstand von 15 Minuten mal 6 Stunden also eine Liste mit 24 Luftdruck-Einträgen.

Für die Sturmwarnung geht die Logik so:
Beim Programmstart füllst Du alle 24 Einträge mit dem aktuellen Luftdruck. Jede Viertelstunde schaust Du nach, ob der aktuelle Luftdruck um 5 hPa oder mehr niedriger liegt als der oberste (älteste) Wert in der Liste. Wenn ja, dann "Sturmwarnung" anzeigen, sonst die normale Tendenzanzeige. Und dann den obersten (ältesten) Wert in der Liste streichen und unten den neuen aktuellen Luftdruckwart dranhängen, so daß wieder 24 Luftdruck-Viertelstundenwerte in der Liste stehen.

Die Schaltschwellen für "5 hPa Luftdruckabfall in 6 Stunden" für das Merkmal "Sturmwarnung oder "3 hPa Luftdruckänderung" zwischen den Tendenz-Anzeigestufen sind natürlich nicht fest, sondern da kann jeder Hersteller so einer Station (ein bischen) sein eigenes Süpplein kochen, aber ungefähr so läuft das. Bei meiner Wetterstation (WS-2300) kann ich die Schaltstufen für die Tendenzanzeige sogar selbst konfigurieren)

Abwandlungen sind z.B. Tendenzanzeigen mit fünf Stufen statt nur drei (regnerisch - zeitweise Regen - veränderlich - heiter - sonnig) mit kleineren Schaltschwellen oder daß bei Temperaturen unter null Grad die Niederschlagsstufe als "Schnee" statt "Regen" angezeigt wird.

Großartige Geheimnisse stecken da aber nicht hinter.

[TheWeather]

Vorhersagen auf Grund lokaler Messungen sind ausnahmslos Käse...

Sind sie nicht generell!  

Langzeitvorhersagen - O.K. - ist natürlich Käse.

@Holli: Es würde mich sogar wundern , wenn ausgerechnet Du Deine eigene Wetterprognose (Dein "Gefühl") von den Prognosen der genannten WS abhängig machen würdest - aber das schreibst Du ja selbst, dass das in der Regel nicht funktioniert ...
 
Vorhersagen für die nächsten paar Stunden bis vielleicht auf den nächsten Tag ausgedehnt, gehen aber sehr wohl - dass weiß fast jeder Landwirt "mit Wetterweitsicht" zu schätzen, weil er "am Himmel liest" und vielleicht sogar einen Barometer zuhause hat. Dass Landwirte sich stattdessen aber mittlerweile auf Wetterhinweise ihrer regionalen BG stützen (oder wie das auch immer heißt), ist mittlerweile Gang und Gäbe.

Es gibt nach wie vor untrügliche Zeichen, welche auf eine Wetterveränderung schließen lassen - der Luftdruck selbst bzw. dessen Änderung spielt dabei eine  gewichtige Rolle. Die Änderung der absoluten Luftfeuchtigkeit kann man ebenfalls sehr gut beobachten (also nicht die relative Feuchte, welche sich mit der Temperatur ändert, sondern die Beobachtung des Taupunktes). Das Verfahren ist seit ca. 1881 umgesetzt und wurde bis ca. 1950 erfolgreich für frühere, lokale Wetterbeobachtungen verwendet. Beides in Verbindung gebracht, lässt zuverlässige Aussagen für die nächsten paar Stunden oder bei stabiler Wetterlage sogar für die nächsten paar Tage zu - selbst ohne Satellitenbilder.

Leider ist diese Methode für lokale Vorhersagen dann in Vergessenheit geraten, weil es über "Rundfunk" uns später "Fernsehen" noch verlässlichere Langzeit-Prognosen gab - die sich auf die Ergebnisse "echter Meteorologen", später sogar Satellitenbilder beziehen ließen.

Aber - die Regionen für verlässliche Voraussagen für die nächsten paar Stunden sind sehr knapp gesät oder gar nicht mal zutreffend, weil beobachtete Regionen von mehreren tausend qkm nicht den wahrscheinlichen Verlauf für meinen Ort wiedergeben.

Aber gut - es bleiben Prognosen! Wenn die Regenwahscheinlichkeit aufgrund "eigener Beobachtungen" auf über 95% ansteigt, muss es noch lange nicht oder gar anhaltend regnen - bei mir! Im Nachbarort können allerdings Keller überflutet werden - hab' ich alles schon erlebt.

Allein die Warnung vor gewisssen (einigermaßen verlässlichen), regionalen Wetterentwicklungen ist manchmal schon die individuelle Auswertung dazu wert.

Bei "MIR" stimmt das kommende Wetter meist genau so, wie ich es in Übereinstimmung mit "offiziellen" Wettermeldungen, meinen lokalen Ergebnissen und den Aussagen meiner lokal verfügbaren Messungen ableiten kann.

Dabei ist es völlig gleich, was in den Nachrichten an "Wetter" verbreitet wird. Das passt bei uns so gut wie nie. In nur wenigen km Entfernung zum Rheintal regnet es stattdessen im Hunsrück oder im Taunus, bei uns nicht. Dort fällt Schnee, während bei uns laue Temperaturen herrschen. Dort brechen bei starken Winden die Bäume ab, während hier nur ein leichtes Säuseln zu spüren ist. Die eigenen Beobachtungen ergänzen "offizielle" Wetterdaten dahingehend, dass ich mit großer Sicherheit stets sagen kann "trifft" oder "trifft nicht" auf meinen Wohnort zu, weil ich die örtlichen Gegebenheiten kenne. Selbst ein Satellitenfoto, welches Angst und Schrecken im Rhein-Main-Gebiet verbreiten sollte, lässt mich nahezu kalt, weil's uns eh nicht so extrem betrifft.

Wenn aber "meine" Barometeranzeige drastisch fällt, der Taupunkt drastisch nach oben geht, die Temperatur drastisch abfällt und es noch dazu windig wird, es im Westen dunkle Wolken gibt und diese auch noch auf uns zu ziehen, dann weiß ich, dass es innerhalb der nächsten zwei, drei Stunden ein "böses" Wetter gibt. Das betrifft "mich", aber es muss Regionen 20 km weiter nicht mehr betreffen - daher alles "lokal".  

So - warum sind also jetzt Vorhersagen aufgrund eigener, lokaler Beobachtungen "Käse"?

Einen programmierbaren Algorithmus (ausser dem von Jusch benannten zur Analyse von Luftdruckänderungen) kenn' ich auch noch nicht, aber das hängt ja auch von der Region ab, in der man wohnt. Der wird an der Nordsee anders aussehen als an der Ostsee, in Niederbayern anders als in den Alpenregionen, auf den Canaren anders als im Südosten Spaniens. Für die eigene Region sollte man es allerdings hinbekommen, Erfahrungen mit offiziell verbreiteten Wettermeldungen und eigenen Wetterbeobachtungen so zu verknüpfen, dass das Ergebnis fast zu 100% für die nächsten paar Stunden oder gar den nächsten Tag noch passt.

Ich halte also den Wunsch, regionale Vorhersagen für die nächsten paar zig Stunden oder in Ausnahmen (stabile Wetterlage) auch mal für zwei oder drei Tage aufgrund eigener, lokaler Daten hin zu bekommen, nicht für aussichtslos sondern eher für interessant.

Jusch hat ja im Artikel zuvor schon schön beschrieben, wie man generell vorgehen könnte und wie's wohl in einigen WS tatsächlich (grob) abläuft.

Bezieht man nun zu den Luftdruckänderungen noch die Feuchte-Sättigung (beschreibbar durch den Taupunkt), die Jahreszeit, die Aussentemperatur und die regionale Lage (z.B. Küstennähe, Gebirge, Flachland bei Windrichtungen und Stärken) mit ein, dann gibt das zusammen eine verlässliche Vorhersage zumindest für die nächsten paar Stunden.

Das bestätigt wohl jeder erfahrene "Einheimische", der mit "Wind und Wetter" lebt, gleich ob Fischer, Almwirt oder Landwirt. Selbst Segler, Bergsteiger, Wanderer oder Pfadfinder haben verlässliche Regeln entdeckt, welche dazu geeignet sind, die Wetterentwicklung für die nächsten paar Stunden bis hin zu einem ganzen Tag oder gar mehr zu deuten.

Nicht umsonst spricht man dann bei Unfällen aufgrund unvermeidlicher Fehldeutungen von "plötzlichem Wetterumschwung" - auch DAS kann leider passieren - ist aber nichts anderes, als bei amtlichen Vorhersagen auch.

Beispiel aus jüngster Zeit: Die Autobahn A3 steht zwischen Frankfurt und Aschaffenburg für ca. 20 min wegen heftiger Regenfälle zeitweise bis zu 20 cm unter Wasser. Hier - Mainz - 30 bis 80 km km, weiter, kein einziger Tropfen bzw. leichter Nieselregen!

Die lokale Auswertung bei starker Bewölkung, leicht fallendem Luftdruck und Zunahme des Taupunktes bei nahezu Windstille ließ nur auf zusätzliche Regenneigung schließen - mehr nicht. Mehr ist auch hier nicht passiert.

Insofern gehen Vorhersagen immer, auch mit einfachen Mitteln ohne Satellitenbilder. Die Wahrscheinlichkeit des Eintretens vorhergesagter Wetterereignisse kann aber nur durch Erfahrung und Deuten ähnlicher Wetterbilder aus der Vergangenheit, zusammen mit Beobachtungen von Veränderungen, zu "relativ" verlässlichen Prognosen für das direkte Umfeld führen.

Nichts anderes hat wohl auch "iceman808" im Sinn und da möchte ich nur bestätigen, dass es generell funktionieren sollte.

Fertige Allgemein-Lösungen gibt's wohl kaum, aber wenn man ein bisschen googled, findet man viele Regeln, die man vielleicht auf die eigene Region anwenden und programmtechnisch auf seinen speziellen Standort anpassen kann.

Wenn iceman808 programmieren kann (nur so kann man's leider rausfinden), sind ihm Tür und Tor geöffnet, relativ sichere, automatisch erstellte, regionale Vorhersagen für die nächsten Stunden zu treffen und deren Gewichtung gemäß "Try and Error" für die eigene Region vor zu nehmen. Funktionieren sollte es aber generell. Nur - es gibt leider keine feste Regeln dafür, welche in jeder Region gleich zu deuten wären ...  

Gruß Hans

[TheWeather]

Meine letzte Antwort - "typische Antwort" zum Thema "Thema verfehlt!"

Hi,

ich habe den WS300PC von ELV. Der Datenlogger zeigt auf seinem Display Regen, Sonne und Bewölkung in netten Icons an.

Jetzt wollte ich die selbe Anzeige auf meinem PC darstellen. ... Danke schon mal

Gruß Thomas

Thomas wollte ja anscheinend nicht die lokale Wetterentwicklung analysieren sondern nur wissen, wo man bei einer WS300PC die Info her bekommt, welche Prognose gerade angezeigt wird -   Sorry:   Übereifer auch meinerseits!

Da müssen jetzt dann doch eher die WS300PC-Benutzer ran, um diese Frage zu beantworten ...

Gruß Hans

[Trix]

Hi

Er hat aber nicht geschrieben mit welchem Programm er die Station absaugt.

Beim WSL wird eine SensorAktuell.dat geschrieben und da ist der aktuelle Wert in Zeile 19.

Code Auswählen Erweitern

"Beschreibung","Wert","Einheit"
"","",""
"Zeit","08:32:28",""
"Datum","15.05.2010",""
"","",""
"Firmwareversion",1.7,""
"Messintervall",5,"min"
"Höhe über NN",122,"m"
"Wippenfaktor",.295,"mm"
"","",""
"Regenmenge",0,"mm"
"Sonnenscheindauer",0,"min"
"Helligkeit",10214,"Lux"
"","",""
"Station Temperatur",21.2,"°C"
"Station Feuchte",58,"%"
"Station Druck",993,"hPa"
"Station Vorhersage",3,""
"","",""
"Kombisensor Temperatur",0,"°C"
"Kombisensor Feuchte",0,"%"
...


Gruß Steffen

[Holli]

Vorhersagen auf Grund lokaler Messungen sind ausnahmslos Käse...

Sind sie nicht generell!  

Für eine reale Trefferquote von 50% kann ich auch Würfel nehmen. Die sind billiger als jede Wetterstation.

Die lokale Druckmessung kann immer nur feststellen, ob sich ein Druckgebiet nähert. Ob es jemals ankommt und sich das für Hoch- oder Tiefdruck typische Wetter auch tatsächlich einstellt, kann man mit der lokalen Messung genau nicht vorhersagen. Dementsprechend sind die Vorhersagen oft falsch, nach meiner Beobachtung in 50% der Fälle. Lediglich Sturmfronten lassen sich mit ihrem charakteristischen schnellen Druckabfall sicher bestimmen, aber auch da nur, daß sie eintreffen, nicht wann, nicht einmal annähernd.

@Holli: Es würde mich sogar wundern , wenn ausgerechnet Du Deine eigene Wetterprognose (Dein "Gefühl") von den Prognosen der genannten WS abhängig machen würdest - aber das schreibst Du ja selbst, dass das in der Regel nicht funktioniert ...

Naja, jeder hat mal angefangen, und als der DWD bei seinen Vorhersagen noch selbst gewürfelt hat, war der Druckverlauf ein guter zusätzlicher Hinweis auf das tatsächlich kommende Wetter.

Heute "mache" ich meine eigene Vorhersage ausschließlich aus den öffentlich verfügbaren Flächenmessungen und beachte die Anzeige meiner Stationen überhaupt nicht mehr.

Vorhersagen für die nächsten paar Stunden bis vielleicht auf den nächsten Tag ausgedehnt, gehen aber sehr wohl - dass weiß fast jeder Landwirt "mit Wetterweitsicht" zu schätzen, weil er "am Himmel liest" und vielleicht sogar einen Barometer zuhause hat.

Mit der Himmelsbeobachtung kann man seinen Horizont ein großes Stück ausdehnen, aber was jenseits des Horizonts passiert, weiß man dann immer noch nicht.

Bis gestern abend war der Druck seit Tagen fast konstant bei 1013hPa. Gegen 21:00 kam ein Windsprung von NNW auf SW, seitdem steigt der Druck sehr langsam. Wert einer lokalen Vorhersage von gestern: Null. Statt des Hochs hätte genau so gut ein Tief vorbeiziehen können, die Richtungsänderung haben die Wolken gestern nicht angezeigt.

Es gibt nach wie vor untrügliche Zeichen, welche auf eine Wetterveränderung schließen lassen - der Luftdruck selbst bzw. dessen Änderung spielt dabei eine  gewichtige Rolle.

Natürlich, aber nicht mit einer Punktmessung, sondern einer Flächenmessung und der Beobachtung der Isobarenverschiebung. Nur damit lassen sich Richtung und Geschwindigkeit bestimmen und eine Aussage darüber machen, ob eine Front einen bestimmten Ort überhaupt berührt oder ob sich ein Hochdruckkern auswirkt.

Gerade in den letzten Wochen war mehrfach gut zu beobachten, daß ein steigender Druck eben nicht unbedingt schönes Wetter bringt, sondern genau so gut die Rückseite des abziehenden Tiefs durchkommen und anhaltenden Regen bringen kann. Zu den erwarteten Auswirkungen des Hochs ist es dann nicht gekommen, weil vorher schon das nächste Tief da war.

Die Änderung der absoluten Luftfeuchtigkeit kann man ebenfalls sehr gut beobachten (also nicht die relative Feuchte, welche sich mit der Temperatur ändert, sondern die Beobachtung des Taupunktes). Das Verfahren ist seit ca. 1881 umgesetzt und wurde bis ca. 1950 erfolgreich für frühere, lokale Wetterbeobachtungen verwendet. Beides in Verbindung gebracht, lässt zuverlässige Aussagen für die nächsten paar Stunden oder bei stabiler Wetterlage sogar für die nächsten paar Tage zu - selbst ohne Satellitenbilder.

Damit läßt sich die Trefferquote marginal steigern, aber nicht nennenswert, weil diese Änderung oft erst lokal eintritt, wenn auch das zugehörige Wetter ankommt.

Auch damit lassen sich verläßliche Aussagen nur bei einer Flächenbeobachtung machen. Dann sieht man, wohin die feuchte/trockene Luft zieht und wo die Kerne liegen.

Leider ist diese Methode für lokale Vorhersagen dann in Vergessenheit geraten, weil es über "Rundfunk" uns später "Fernsehen" noch verlässlichere Langzeit-Prognosen gab - die sich auf die Ergebnisse "echter Meteorologen", später sogar Satellitenbilder beziehen ließen.

Der Hauptgrund dürfte sein, daß die Methode einfach unzuverlässig ist

Du kannst ja gern mal versuchen, nur mit diesen lokalen Daten Vorhersagen zu machen (ohne mit den "richtigen" Vorhersagen zu schummeln) und dann berichten, wie oft du richtig liegst.

Aber - die Regionen für verlässliche Voraussagen für die nächsten paar Stunden sind sehr knapp gesät oder gar nicht mal zutreffend, weil beobachtete Regionen von mehreren tausend qkm nicht den wahrscheinlichen Verlauf für meinen Ort wiedergeben.

Aber gut - es bleiben Prognosen! Wenn die Regenwahscheinlichkeit aufgrund "eigener Beobachtungen" auf über 95% ansteigt, muss es noch lange nicht oder gar anhaltend regnen - bei mir! Im Nachbarort können allerdings Keller überflutet werden - hab' ich alles schon erlebt.

Starkregenzellen in Gewitterfronten sind noch mal eine ganz andere Baustelle. Die bilden sich so schnell wegen geringer lokaler Einflüsse und lösen sich genau so schnell auf, daß nicht einmal die ständige Beobachtung des Regenradars eine verläßliche Aussage für die nächste Stunde zuläßt. Ob so eine Front tatsächlich am Ort ankommt oder in zig km Entfernung vorbeizieht, läßt sich mit einer lokalen Messung überhaupt nicht sagen.

So - warum sind also jetzt Vorhersagen aufgrund eigener, lokaler Beobachtungen "Käse"?

Weil du damit nur einen geringen Teil erschlägst. Um zu erkennen, daß ich in eine Gewitterfront fahre, brauche ich keine Station. Dazu reichen Auge und Nasenschleimhäute. Eine Wettervorhersage besteht aber aus mehr als Gewittervorhersagen. Dazu gehören auch kommende Temperaturen, normale Niederschläge und Sonnenintensität. Über alles kommst du nicht höher als 50% Trefferquote, und eine Trefferquote, die ich auch mit einem Würfel erreichen kann, ist nun mal für eine Vorhersage Käse.

Wenn du es nicht glaubst: Mach über einen längeren Zeitraum und verschiedene Jahreszeiten täglich eine Vorhersage für den nächsten Tag und gleiche sie mit der Realität ab. Das bißchen, was du über die 50% hinauskommst, sind die eindeutigen Wetterlagen, die sich mit klaren Anzeichen ankündigen. Die machen höchstens 5% des gesamten Wettergeschehens aus.