Beschreibung der GFS-Vorhersagediagramme

Die GFS-Vorhersagediagramme werden aus den Rohdaten des GFS-Modells erzeugt. Diese Rohdaten liegen im so genannten GRIB-Format vor. Im GRIB-File wird ein vierdimensionaler Raum beschrieben: Geographische Länge, Geographische Breite, Luftdruck (= Höhe über dem Meer), Zeit. Alle angegebenen Zeiten sind UTC (=Greenwich Zeit), d.h. wenn Sommerzeit gilt, muss man zwei Stunden, ansonsten eine Stunde dazuzählen, um unsere Zeit zu erhalten.
Ist an der x-Achse keine Uhrzeit, sondern nur ein Datum angegeben, so ist 0:00 Uhr UTC des betreffenden Tages gemeint. Ist auf der x-Achse also eine Markierung "1APR" angebracht, dann ist damit 0:00 Uhr UTC am 1. April gemeint.

Diagramm 1: Verschiedene Parameter im Zeit-Höhe-Diagramm

Das oberste Diagramm ist sicherlich das komplexeste und es bedarf doch einiger Übung, um es richtig interpretieren zu können. Nach rechts ist die Zeit und nach oben die Höhe über dem Meer aufgetragen. Als Einheit für die Höhe wird der Luftdruck verwendet. Da der Luftdruck mit der Höhe über dem Meer abnimmt, kann der Luftdruck als Maß für die Höhe über dem Meer genommen werden. Allerdings nimmt der Luftdruck mit der Höhe ganz und gar nicht linear, sondern näherungsweise exponentiell ab. Um einen Bezug zu bekommen, sind deshalb im Diagramm noch die Linien gleicher Höhe in Meter über dem Meer eingetragen. Diese Höhenlinien liegen im oberen Bereich des Diagramms näher zusammen als unten, was eben davon kommt, dass der Luftdruck mit der Höhe näherungsweise exponentiell abnimmt. Auch verlaufen die Höhenlinien in der Regel nicht einfach waagerecht, sondern sind meistens wellenförmig. Hier spiegeln sich Luftdruckschwankungen wieder, d.h. auf einer bestimmten Höhe ist der Luftdruck nicht immer gleich. Nach unten gebogene Höhenlinien bedeuten "Hochdruck", nach oben gebogene "Tiefdruck" - also genau anders herum als man zuerst denken würde. Wenn die Höhenlinie nach unten durchgebogen ist, bedeutet das, dass eine bestimmte Höhenlinie einen höheren Druck abbekommt - ein Hochdruckgebiet also. Beim Tiefdruckgebiet ist es umgekehrt.

Ebenso wie die Linien gleicher Höhe über dem Meer sind auch Linien gleicher Temperatur eingezeichnet. In der Regel nimmt die Temperatur mit der Höhe ab, gelegentlich gibt es aber auch Zonen, in denen die Temperatur mit der Höhe zunimmt. Diese Zonen nennt man dann Inversion. Der Luftdruck nimmt übrigens in kalter Luft schneller mit der Höhe ab als in warmer. In diesen Gebieten sind die Höhenlinien weiter auseinander bzw. werden nach oben gebogen. In kalter Luft ist der Luftdruck in hohen Schichten also in der Regel tief.

Zusätzlich ist noch die relative Luftfeuchtigkeit farbig in das Diagramm eingezeichnet. Kräftige Grüntöne zeigen hohe Luftfeuchtigkeit an, in diesen Höhen sind dann Wolken zu erwarten.

Um die zur Verfügung stehende Fläche ganz auszunutzen, sind dann auch noch Windfähnchen eingezeichnet. Die Windfähnchen entsprechen den horizontalen Richtungen. Das Zeichen bedeutet also Südwestwind mit 15 Knoten.

Diagramm 2: Labilitäts-Indizes

In diesem Diagramm sind zwei Indizes dargestellt, die eine Aussage über die Labilität der Athmosphäre zulassen. Die Indizes heißen Total-totals und "surface Best (4-layer) lifted index" oder kurz Lifted Index. Je größer der Total-totals-Index ist, desto labiler ist die Atmosphäre. Je kleiner der Lifted Index ist, desto labiler ist die Atmosphäre. Beide Indizes werden durch den Vergleich von Luftschichten in unterschiedlichen Höhen ermittelt.
Der einfache "surface lifted index" vergleicht die Temperatur, die ein vom Erdboden auf das 500 hPa Niveau (ca. 5500 m) gehobene Luftpaket im Vergleich zu seiner Umgebung hat. Ist das hochgehobene Luftpaket 2 Grad wärmer als seine Umgebungsluft, dann hat der Lifted Index den Wert -2. Der "best lifted index" vergleicht mehrere aufeinander liegende 30 hPa (ca. 300 m) dicke Luftschichten, die auf das 500 hPa Niveau hochgehoben werden. Die niedrigste Luftschicht liegt dabei direkt über dem Erdboden. Die Luftschicht mit dem kleinsten ("negativsten") Lifted Index ergibt dann den "best lifted index". Im vorliegenden Fall werden vom GFS-Modell vier solcher Luftschichten benutzt. Der "best lifted index" ist vor allem nachts dem einfachen "surface lifted index" überlegen, weil sich unter dem Sternenhimmel direkt über dem Erdboden eine dünne Kaltlufthaut bildet und den Wert verfälscht. Deshalb wird im Diagramm der "best lifted index" angezeigt.
Der Total-totals vergleicht nur die Luft in der 850 hPa Schicht (ca. 1500m) mit der 500 hPa Schicht (ca. 5500m). Die Luft unterhalb von 1500 m wird also beim Total-totals überhaupt nicht beachtet. Da die Sonne die Luft tagsüber nur in den unteren Luftschichten stark erwärmt, gibt es beim Total-totals keine großen Unterschiede zwischen Tag und Nacht. Ganz anders dagegen beim Lifted Index, der sich auch auf die Luft am Boden konzentriert, die besonders stark von der Sonne erwärmt wird. Deshalb ist der Lifted Index der in der Regel nachmittags am größten und morgens am niedrigsten ist. Außerdem zählt beim Total-totals nur die relative Luftfeuchtigkeit, beim Lifted Index aber die absolute Feuchtigkeit. Deswegen ist ein hoher Total-totals bei niedrigen Temperaturen nicht überzubewerten, weil kältere Luft nicht so viel Feuchtigkeit fassen kann und deshalb die Bildung starker Gewitter nicht möglich ist. Nach den Erfahrungen in unserer Gegend kann man sagen, dass der Total-totals eher die grundsätzliche Bereitschaft zu Schauern oder Gewittern beschreibt, während der Lifted Index etwas über die zu erwartende Intensität aussagt:

Diagramm 3: Wind

Hier ist der Wind in 10 m Höhe über dem Erdboden dargestellt. Die durchgezogene Linie zeigt den Mittelwind, die gestrichelte die Windböen.

Diagramm 4: Temperatur und Taupunkt

Dieses Diagramm zeigt den Verlauf der Temperatur und des Taupunktes. Ist die Luft gesättigt mit Feuchtigkeit, dann ist der Taupunkt gleich der Lufttemperatur und die Kurve für die Temperatur verläuft genau über der Taupunktkurve.

Diagramm 5: Niederschläge

Hier ist Niederschlagsart und -menge dargestellt. Die Grafik ist weitgehend selbsterklärend.