Wettervorhersage selbst programmieren

[TheWeather]

Versteh' ich ...

Moin,

wie ich feststellen muss, hat sich das Thema von einer Entwicklerfrage zum Wetter-Talk entwickelt. Ich möchte euch bitten, wieder auf die Ausgangsfragen zurückzukommen, ansonsten verschiebe ich das Thema in den Wettertalk.

vG
Cato

Ich werd aber bei zukünftigen Antworten versuchen, "beim Thema zu bleiben", weil es ein echtes "Entwickler-Thema" ist und kein, wie durch die bisherigen Antworten eher zu vermuten, vielleicht sogar "belangloses Geschwätz". Meine Antwort kommt morgen ...

Jetzt zählt erst mal Eishockey "Deutschland-Schweiz".

Aber das Thema war von Anfang an wohl "ernst" gemeint und ist bislang, bis auf einige "Ausrutscher" auch ernst geblieben und ein echtes "Entwickler-Thema".

Wer's bislang nicht als solches sieht sondern nur zum "Schlagabtausch" verwenden möchte, es spricht nichts dagegen - nur durch Kritik kann man bislang  unverständliche Positionen später besser verständlich machen.

Nur - dazu erst morgen mehr -   das erste Drittel ist schon gleich um ...

Gruß Hans

[Cato]

Moin moin.

Ich werd aber bei zukünftigen Antworten versuchen, "beim Thema zu bleiben", weil es ein echtes "Entwickler-Thema" ist und kein, wie durch die bisherigen Antworten eher zu vermuten, vielleicht sogar "belangloses Geschwätz"

Ich setze Wettertalk nicht gleich belangloses Geschwätz.
Dem 1. Beitrag ging es eher um: "Wie komme ich an meine Daten und wie sieht/muss der Quellcode aus/-sehen?"
Im Moment ist es eher ein Meinungsaustausch über Sinn oder Unsinn einer eigenen Vorhersage. Dies ist durchaus wichtig, denn nur so kommt man zu einem
Pflichten-/Lastenheft, mit dem dann der Quellcode entwickelt werden kann, wenn es sinnvoll ist (mein täglich Brot).
Diesen Meinungsaustausch würde ich aber eher im Bereich Wettertalk ansiedeln.

vG
Cato

[Royi]

@Cato,
du hast völlig recht mit dem eigentlichen Entwickeln hat das nichts zu tun

Aber eine Vorhersage können wir nicht wirklich entwickeln, da wir dazu immer noch die ganzen Satellitendaten wie Strömungsfilm und so weiter mit einbeziehen müssten was nicht das Kosten Nutzen Verhältnis deckt
Und selbst dann wären wir höchstens so genau wie Herr Kachelmann

Also ich erfreue mich am Wetter die Wettervorhersage interessiert mich nur am Rande, da sie eh oft falsch ist

[Cato]

Moin,

ich denke, dass die "Jungen Piraten" ein Ableger der Piratenpartei sind. Politische Werbung ist hier nicht erwünscht!

Ändere aus diesem Grund Dein Avatar und entferne den entsprechenden Teil Deiner Signatur!

vG
Cato

[TheWeather]

Moin,

ich möchte das Thema an dieser Stelle wieder aufgreifen.

Zunächst aber nochmal zu:

... Ich setze Wettertalk nicht gleich belangloses Geschwätz ...

... ich ebenfalls nicht und das hab' ich auch nicht behauptet. Sorry, wenn's so rübergekommen sein sollte.

zur Intention:

... Dies ist durchaus wichtig, denn nur so kommt man zu einem Pflichten-/Lastenheft, mit dem dann der Quellcode entwickelt werden kann, wenn es sinnvoll ist (mein täglich Brot) ...

... stimmt!

zum Fortgang:

... Dem 1. Beitrag ging es eher um: "Wie komme ich an meine Daten und wie sieht/muss der Quellcode aus/-sehen?"

... und da möchte ich gerne auch wieder anknüpfen.

In einem der ersten Beiträge hat "jusch" schon einen guten Hinweis auf die Auswertung von Luftdruckänderungen gegeben, wie sie so oder ähnlich in Wetterstationen angewendet werden, um "Vorhersagen" zu gestatten. Daneben gibt es sicherlich weitere Methoden, die geeignet sind, die Wahrscheinlichkeit einer solchen "Vorhersage" zu erhöhen.

Mir persönlich geht es bei dem Thema "Wettervorhersage selbst programmieren" um weitere Beiträge ähnlich denen von "jusch". Ich selbst sehe das Thema auf den lokalen Bereich beschränkt, also inwieweit jeder aus den Daten seiner eigenen Station eine gewisse "Vorhersage" für seinen Standort wagen könnte. Vorhersagen aus Daten von Wetterdiensten und der Auswertung von Satellitenbildern gibt's genug - deren Qualität ist unbestreitbar - um DIE geht's hier aber nach meinem Verständnis nicht, weil da Spezialisten mit jahrelanger Erfahrung und Zugriff auf millionenschwere Gerätschaften am Werk sind.  

Generell muss man wohl drei Punkte bei einer Vorhersage berücksichtigen:
a) den geographischen Geltungsbereich (der ist für die lokale Vorhersage sehr beschränkt)
b) den möglichen Vorhersagezeitraum (da gehe ich von einigen möglichen Stunden bis hin zu einem Tag bei stabiler Wetterlage aus - mehr wird wohl nicht drin sein)
c) die Qualität der Vorhersage (ob also "Regen" als Vorhersage ausreicht oder ob man zwischen "Niesel", "leichtem" und "starkem" Regen oder gar Unwetter unterscheiden können will)

Viele von uns betreiben Wetteraufzeichnungen mit ihren Stationen. Aus diesen Aufzeichnungen eine Vorhersage treffen zu können, die über die netten Symbole hinaus ginge, wäre doch eine feine Sache.

Die Beobachtung von Luftdruckänderungen haben wir also schon mal als gängiges Hilfsmittel zur Vorhersage, ich selbst habe die Beobachtung des Taupunktes "ins Spiel gebracht", welche die Vorhersage verbessern sollte.

Dass Vorhersagen lokal generell funktionieren, zeigt schon der Blick nach draußen. Da kann man in der Regel intuitiv Wetter für die nächsten paar Stunden per Gefühl "vorhersehen". Unser Gefühl verwendet dazu einen irgendwie gearteten Algorithmus, der auf momentanen Beobachtungen basiert und Schlüsse auf zukünftige Entwicklungen innerhalb eines "vorhersehbaren" Zeitraums spekuliert. Man "erkennt" also, ob es innerhalb der nächsten zwei, drei Stunden Regen geben wird oder ob das Wetter die nächsten drei Tage "wahrscheinlich" so bleibt, wie eben gerade. Dabei hat der Mensch nicht mal ausgeprägte Sinne für "Wetterempfinden", ausser optische Eindrücke zu sammeln, Temperaturen wahrzunehmen und aus den daraus resultierenden "Stimmungen" eine Vorhersage abzuleiten.

Wetterstationen hingegen sammeln ja die Daten bezüglich vieler relevanter Wetterveränderungen: Luftdruck, Temperatur, Feuchte, Wind- und Richtung, Sonnenscheindauer, Helligkeit, UV oder was immer man noch an Messdaten zur Verfügung hat.

Wenn man allein aus Luftdruckveränderungen eine "Vorhersage" für die nächsten paar Stunden einigermaßen zuverlässig hinbekommt, sollte entweder die Qualität der Vorhersage oder der Vorhersagezeitraum zu erweitern sein, indem man weitere Größen oder Größenänderungen mit einbezieht - nicht auf Tage, aber auf mehr als vielleicht zwei, drei Stunden.

Zur Zeit haben wir nur "Luftdruckänderungen" und "Änderungen des Taupunktes" als mögliche Größen einbezogen. Allein damit lassen sich die Vorhersagen meines Ermessens nach gegenüber reinen Beobachtungen von Luftdruckänderungen verfeinern (sowohl in Qualität als auch Vorhersagezeitraum).

Das Beobachten des Anstiegs/Abfalls von Tag-/Nacht-Temperaturen oder auch der Feuchte, ließe z.B. in Verbindung mit Taupunkttendenzen Rückschlüsse auf zu erwartende Nebelbildung zu. Aus Feuchte, Temperatur und Luftdruck lassen sich meines Wissens nach "Wolkenuntergrenzen" grob berechnen - deren Veränderung sollte ebenfalls Rückschlüsse auf zu erwartende Veränderungen erlauben. Aus der Änderung der Windgeschwindigkeit könnte man zusammen mit dem Luftdruck auf stabile oder instabile Wetterlage schließen und aus der Richtung vielleicht auf die Art der zu erwartenden Veränderung. Bei bestimmten Entwicklungen von Temperatur, Feuchte und Luftdruck könnte man vielleicht auf Regen, Schnee oder Hagel schließen, bei massiven Luftdruckänderungen möglicherweise auf Unwetter, drohende Gewitter oder einfach nur Sturm - um auch die schönen Seiten zu nennen: Heiter/bewölkt oder sonnig ...

Zwei, drei Stunden reichen in aller Regel, um sich auf "kommende Wetter" einzurichten. Wenn's bei steigender Vorhersagequalität oder zunehmendem Vorhersagezeitraum noch besser ausfallen würde, auch gut.

Vielleicht hat ja jemand Erfahrungen, die er an dieser Stelle einbringen kann.

Dem weiter oben genannten Statement "Lokale Vorhersagen sind Käse" möchte ich mich also nicht anschließen, da es sicherlich Wege gibt, lokal (und nur lokal) und bezogen auf die nächsten paar Stunden (besser wären 8/16/24 statt 2 oder 3) eine Vorhersage zu wagen, die "meinen Standort" betrifft.

Ob das dann zutrifft oder nicht, wäre ein Experiment.

Wenn alle Stricke reißen, hat man ja noch die meist  verlässlichen Daten für seinen Großraum aus Funk/Fernsehen/Internet oder Wetterdirekt/Meteotime.

Jede Station speichert ihre Daten in irgendeinem auswertbaren Format (.csv, .dbf, ...). Aus diesen Daten kann man Tendenzen ableiten und sehen "wie sich's entwickelt" - wenn's fehlschlägt, Pech gehabt!

Interessant wär's meines Erachtens allemal.

Eine Umsetzung der Vorschläge würde ich selbst gerne vornehmen, da "Programmieren" auch mein "täglich Brot" ist. Mit Luftdruck und Taupunkt hab' ich selbst schon mit meiner Nexus experimentiert - ganz nette Ergebnisse, aber nichts, was schon "spruchreif" wäre. Das Verfahren, "Luftdruckänderung" und "Taupunktänderung" heranzuziehen, kann ich demnächst mal erläutern, sofern überhaupt Interesse an der Fortführung des Themas besteht ...

Wenn also Vorschläge kommen, welche Größen oder Tendenzen man generell heranziehen können sollte - könnt's ein nettes Thema für alle werden, die schon mal in die gleiche Richtung experimentiert haben.

Gruß Hans

P.S.: Genau dewegen sollte der Thread aber im "Entwicklerforum" recht gut platziert sein

[Holli]

Dem 1. Beitrag ging es eher um: "Wie komme ich an meine Daten und wie sieht/muss der Quellcode aus/-sehen?"
Im Moment ist es eher ein Meinungsaustausch über Sinn oder Unsinn einer eigenen Vorhersage. Dies ist durchaus wichtig, denn nur so kommt man zu einem
Pflichten-/Lastenheft, mit dem dann der Quellcode entwickelt werden kann, wenn es sinnvoll ist (mein täglich Brot).
Diesen Meinungsaustausch würde ich aber eher im Bereich Wettertalk ansiedeln.

Die Machbarkeitsanalyse für ein potentielles Projekt würde ich nicht als Talk ansehen

Natürlich kann man ein paar Werte algorithmisch verknüpfen und bekommt am Ende eine Aussage raus, aber den Wert dieser Aussage kennt man erst nach dem Abgleich mit der Realität. Dieser Abgleich ist in diesem Fall hier nach meiner Erfahrung so schlecht, daß sich der Aufwand der Projektrealisierung gar nicht erst lohnt.

Um irgendein Ergebnis zu bekommen, kann man es quick&dirty wie von jusch vorgeschlagen machen. Allerdings darf man sich dann nicht wundern, wenn dieses Ergebnis in der Hälfte aller Fälle falsch ist.

[TheWeather]

Hallo zusammen,

... Natürlich kann man ein paar Werte algorithmisch verknüpfen und bekommt am Ende eine Aussage raus, aber den Wert dieser Aussage kennt man erst nach dem Abgleich mit der Realität. Dieser Abgleich ist in diesem Fall hier nach meiner Erfahrung so schlecht, daß sich der Aufwand der Projektrealisierung gar nicht erst lohnt.

Um irgendein Ergebnis zu bekommen, kann man es quick&dirty wie von jusch vorgeschlagen machen. Allerdings darf man sich dann nicht wundern, wenn dieses Ergebnis in der Hälfte aller Fälle falsch ist.

Das was "jusch" beschrieben hat, ist zur Zeit gängige Praxis bei Wetterstationen, um "Vorhersagen" aus Luftdruckveränderungen abzuleiten. Das soll laut Beschreibungen in den Manuals zu vielen WS zu 70% zutreffen. Stellt man nun drei Wetterstationen von drei "mit Sicherheit" unterschiedlichen Herstellern nebeneinander, dann zeigt die eine vielleicht "volle Sonne", die nächste "heiter/bewölkt" und die dritte "Bewölkung". Da würd' ich der zweiten glauben, auch wenn "volle Sonne" oder "Bewölkung" nicht soweit voneinander entfernt sind, wenn der Himmel nicht wolkenlos ist.

So "ganz verkehrt" können also die "Vorhersagen" aus Luftdruckänderungen nicht sein. "Genau zutreffend" würde allerdings tatsächlich ein bisschen anders aussehen.

Ziel ist ganz einfach, die Qualität oder die Vorhersagedauer zu verbessern, indem man weitere Daten neben "Luftdruckveränderungen" mit einbezieht. Ob das irgendwann von Erfolg gekrönt ist, kann man nur durch Experimentieren heraus finden.

Algorithmen gibt es bestimmt genügende, die Vorhersagequalität generell zu verbessern - fragt sich nur, ob jemand schon mal "drauf gekommen ist", einen "aussagefähigen" Algorithmus zu verwenden oder überhaupt zu finden und ob es überhaupt Sinn macht, sich damit zu beschäftigen, weil's "eh nichts wird".

Nach vielem Googlen hab' ich nichts gefunden, was darauf hindeutet, dass sich überhaupt jemand mit der Fragestellung beschäftigt. Segler, Wanderer, Bergsteiger oder Fischer lernen, das Wetter und seine Entwicklung aus einer ganz anderen Sicht zu interpretieren, als wir das tun, weil davon ihr Leben abhängen könnte. Die planen auch nicht auf Tage hinaus sondern auf die kommenden zig Stunden, bis der "geplante Job" erledigt sein sollte.

Selbst ein Landwirt, der mehrere km auf seinem Traktor bis zu seinem Acker unterwegs ist, könnte sich morgens überlegen, ob DAS heute Sinn macht oder ob er seine Arbeit auf den nächsten Tag verschiebt und stattdessen lieber "ortsnah" tätig wird, weil "Sauwetter" zu erwarten ist und er auf halbem Wege umkehren muss, weil "Zackern" während eines Wolkenbruchs nicht wirklich Sinn macht.

Wenn man DAS aus aufgezeichneten Daten der eigenen Station hinbekommen könnte, wär's zumindest ein kleiner Erfolg. "Geht nicht" würde ich erst ganz am Schluss gelten lassen, wenn man nach diversen Versuchen in die ein oder andere Richtung kein vernünftiges Ergebnis erzielt.

Im Moment würd' ich's aber noch als "der Überlegungen wert" bezeichnen. Wenn was "Sinnvolles" dabei raus kommt, wär' doch ganz schön ...

Gruß Hans

[Holli]

Ziel ist ganz einfach, die Qualität oder die Vorhersagedauer zu verbessern, indem man weitere Daten neben "Luftdruckveränderungen" mit einbezieht. Ob das irgendwann von Erfolg gekrönt ist, kann man nur durch Experimentieren heraus finden.

Algorithmen gibt es bestimmt genügende, die Vorhersagequalität generell zu verbessern - fragt sich nur, ob jemand schon mal "drauf gekommen ist", einen "aussagefähigen" Algorithmus zu verwenden oder überhaupt zu finden und ob es überhaupt Sinn macht, sich damit zu beschäftigen, weil's "eh nichts wird".

Genau das ist der Punkt, den ich oben deutlich machen wollte: Wenn man die für eine halbwegs verläßliche Vorhersage erforderlichen Daten analysiert, kommt man unweigerlich zu dem Ergebnis, daß allein die lokalen Werte nicht ausreichen.

Man kann damit einige kritische Wetterlagen im Voraus erkennen, vor allem Sturm und Gewitter, aber die machen nur einen kleinen Teil des Wettergeschehens aus.

Nach vielem Googlen hab' ich nichts gefunden, was darauf hindeutet, dass sich überhaupt jemand mit der Fragestellung beschäftigt. Segler, Wanderer, Bergsteiger oder Fischer lernen, das Wetter und seine Entwicklung aus einer ganz anderen Sicht zu interpretieren, als wir das tun, weil davon ihr Leben abhängen könnte. Die planen auch nicht auf Tage hinaus sondern auf die kommenden zig Stunden, bis der "geplante Job" erledigt sein sollte.

Richtig, und die interessiert dabei auch nicht, ob der Himmel sonnig, heiter oder bewölkt ist, sondern ob sie ihr Leben und ihre Gesundheit riskieren oder nicht. Als reiner Tourist würden mich diese Nuancen aber trotzdem interessieren, wenn ich auf einen Berg kraxle oder zu einem Segeltörn aufs offene Meer rausfahre, denn ich will schließlich von so einem nicht alltäglichen Erlebnis etwas haben.

Dem Skilehrer, der eine Gruppe bei einer Tourenabfahrt führt, ist es völlig egal, wenn er oben in der Suppe hängt. Er hat den Anblick bei klarem Wetter schon hundert mal gesehen. Er will nur wissen, ob er einen lebensgefährlichen Wettersturz befürchten muß. Die Gruppe aber, die so eine Tour nur einmal im Jahr oder gar nur einmal im Leben macht, will etwas mehr erleben als weiße Suppe über weißem Schnee. Genau dabei versagt eine rein lokale Vorhersage in vielen Fällen kläglich.

Selbst ein Landwirt, der mehrere km auf seinem Traktor bis zu seinem Acker unterwegs ist, könnte sich morgens überlegen, ob DAS heute Sinn macht oder ob er seine Arbeit auf den nächsten Tag verschiebt und stattdessen lieber "ortsnah" tätig wird, weil "Sauwetter" zu erwarten ist und er auf halbem Wege umkehren muss, weil "Zackern" während eines Wolkenbruchs nicht wirklich Sinn macht.

Aber schon bei Frage, ob er die Bewässerung einschalten muß oder ob der von der Station angekündigte Regen 100km nördlich oder südlich vorbeizieht, hilft ihm seine Station nicht weiter. Und auch nicht dabei, ob er doppelt so viel wässern muß wie normal, weil die pralle Sonne die Hälfte verdunsten läßt, bevor das Wasser die Wurzeln erreicht.

Wenn man DAS aus aufgezeichneten Daten der eigenen Station hinbekommen könnte, wär's zumindest ein kleiner Erfolg. "Geht nicht" würde ich erst ganz am Schluss gelten lassen, wenn man nach diversen Versuchen in die ein oder andere Richtung kein vernünftiges Ergebnis erzielt.

Einige kritische Wetterlagen lassen sich definitiv zuverlässig vorhersagen, vor allem Sturm und Gewitter, wobei eine qualitative Aussage über einen Sturm auch nur sehr bedingt möglich ist. Die lokale Messung kann nicht erkennen, in welche Richtung der Tiefdruckkern zieht und wie groß die Druckdifferenz zum Rand tatsächlich ist. Aber nur mit diesen Werten lassen sich Vorhersagen über Dauer und maximale Stärke eines Sturms machen. Die lokale Vorhersage kann bestenfalls aussagen: "Es wird windig", aber ob das 6 oder 12 Bft bedeutet, kann sie nicht sagen.

Dasselbe gilt für die "positiven" Wetterlagen, also die Hochdrucklagen. Auch da sind lokal weder Richtung des Kerns noch tatsächliche Differenz noch die Richtung des nächsten Tiefs erkennbar. Der angekündigte Sonnenschein oder heitere Himmel tritt in vielen Fällen gar nicht ein, weil man von dem Hoch nur gestreift wird. Auch das läßt sich nur mit einer flächigen Messung vorhersagen.

Wenn man all diese systembedingten Fehler zusammenrechnet, bleiben nicht mehr als 50% Treffer übrig. Für eine Planung auf Basis dieser Vorhersage ist mir das deutlich zu wenig. Lediglich zur Gefahrenvermeidung taugt diese Vorhersage.