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KLIMA: Dichtung und Wahrheit
geschrieben von: Astronom (IP-Adresse bekannt)
Datum: 20. Dezember 2006 09:43

Hallo,
Gestern las ich hier unter dem Stichwort "Verifikation" einen Beitrag von Ivo
("Malberg-Regeln lieferten hervorragende Ergebnisse"). Nun, ich habe diese
Behauptung dann selbst mal mit ein paar Stichproben versucht zu verifizieren.
Für eine "Verifikation" kommen dabei aber recht seltsame Ergebnisse heraus ...
Aber der Reihe nach. Die vielen Regeln mit 60 oder 65 % - Wahrscheinlichkeiten
brauchen nicht zu interessieren, viel zu knapp oberhalb des Zufallswertes von
50 % liegen diese. Falls es sich denn dabei wirklich um statistisch
sichere Abweichungen handelt, so ist die Signifikanz dieser Regeln doch viel zu
klein um sie jemals für irgendeine Art von Prognose nutzen zu können. Bleiben also
nur die Regeln mit über 70 % Eintreffhäufigkeiten. Soviele sind das dann nicht mehr.
TEST 1:
"Einem warmen Juli folgt in 2 von 3 Fällen ein warmer September.
Ist in Süddeutschland der Juli deutlich wärmer als normal, so gilt dieses in 3 von 4 Fällen
auch für den folgenden September."
Volltreffer!
(Ivo-Kommentar zu dieser Regel)
Damit sich jeder selbst ein Bild davon machen kann, ob dies wahr oder falsch ist, hier das entsprechende
Streudiagramm von München. Die X-Achse zeigt die Tmittel-Werte des Juli (Dekaden 19 - 21 im Diagramm),
die Y-Achse die des nachfolgenden Septembers (Dekaden 25 - 27). Die grünen Linien markieren die jeweiligen
Mittelwerte, gebildet über alle Jahre von 1879 - 2004.
Benutzt wurde der ECA-Datensatz für München, von 1879 - 2004. Ich habe ihn in zwei zeitlich gleichlange
Teile zerlegt: die blauen Sterne stehen für Jahre aus der ersten, die roten für Jahre aus der zweiten Hälfte:




Mal davon abgesehen, was "deutlich wärmer" und "normal" nun quantitativ bedeuten sollen: in diesem
Diagramm kann ich keine Spuren der obigen Regel entdecken! Im Gegenteil, bei der klar abgesetzten
"deutlich zu warmen" Juligruppe (X-Achse, mit T-Anomalien von 2 K und mehr, also so ab 19,7 °C)
stellte sich in den nachfolgenden Septembern eine beinahe ideale Gleichverteilung zwischen zu warmen
und zu kalten Monaten ein! Von wegen "in 3 von 4 Fällen wärmer" - oder liegt München nicht mehr im
Süden Deutschlands? Volltreffer! Richtig, voll daneben! Oben links im Diagramm findet man noch
zusätzlich die Korrelationskoeffizienten (R = 1 ist bestens korreliert, R = -1 bestens antikorreliert
und R = 0 bedeutet überhaupt kein Zusammenhang vorhanden), der erste Wert für alle Jahre, der zweite
nur für die Jahre der ersten und der dritte für die Jahre der zweiten Hälfte. Alle drei sind nahe
Null, d.h. zwischen Juli und September herrscht - was die Temperaturen angeht - keinerlei Zusammenhang!
TEST 2:
"Fällt der September überdurchschnittlich warm aus, so folgt in 2 von 4 Fällen ein insgesamt zu milder
Winter. Dabei ist es vor allem der Februar, der in 85 % der Fälle übernormale Temperaturen aufweist."

Das ist doch mal eine wirklich solide und kräftige Aussage: 85 %. So etwas sollte in den entsprechenden
Diagrammen ja sofort ins Auge stechen. Sehen wir wieder zuerst bei München nach:




(Dekaden 25 - 26, siehe X-Achse, ist natürlich der September, Dekaden 4 - 6, Y-Achse, der nachfolgende Februar)
Ich muß etwas an den Augen haben, denn ich sehe im Falle eines zu warmen Winters etwa 50 % zu warme und 50 %
zu kalte nachfolgende Februare - oder gilt mittlerweile (sozusagen nach der neuen Rechtschreibung die neue
Mathematik) 50 % = 85 % ? Und auch hier: Bei den deutlich zu warmen Septembern (2 K Anomalie und mehr), also
bei allen mit etwa Tmittel > 16° folgten sechsmal zu kalte und achtmal zu warme Februare, wobei einer der zu
warmen praktisch auf der Mittelwertlinie (also fast 0 K Anomalie) liegt, ohne den nur 7:6 für die warme
Seite. Sehen so wirklich 85 % aus? Auch die R-Werte, wiederum nahe Null, sprechen eine deutliche Sprache.
Aber vielleicht bin ich einfach in der falschen Stadt? Karlsruhe soll doch diesbezüglich führend sein.
Sehen wir mal nach:




Tatsächlich, wenn wir die "deutlich zu warm"-Grenze nur sorgfältig genug wählen, sieht es besser aus als
für München. Wenn wir z.B. alle September mit Tmittel > 18° als "deutlich zu warm" bezeichnen, dann -
kurz zählen - finden wir 4 zu warme, 2 zu kalte und 2 genau durchschnittliche Februare, macht also 25 %
zu kalte und 50 % zu warme Februare - selbst beide Zahlen wahnsinnigerweise zusammenaddiert ergeben keine
85 %. Und, oh Schreck, wähle ich als Grenze für "deutlich zu warm" die üblichen 2 K Anomalie, so liegt
die Grenze bei etwa 17,5° für einen sehr warmen September, und es kommen 1 zu kalter und zwei durchschnittliche
Februare hinzu - was die "Februar zu warm" - Quote leider auf 36 % fallen läßt. Bei 17° als Grenze hingegen
erhöht sie sich wieder - und so weiter und so fort. Der Gesamt-Korrelationswert von R = 0,1 spricht auch
hier wieder eine sehr deutliche Sprache: kein Zusammenhang vorhanden.
Aber Mahlberg kommt doch aus Berlin, und in Berlin ist immer alles anders! Also schön, werfen wir noch
einen Blick auf das entsprechende Berliner Diagramm, ist ja auch unsere Hauptstadt:




Ahhhhhhhhhhh! Berlin ist wirklich sensationell! Hier findet man tatsächlich eine tolle September-Februar
- Regel, nur halt nicht die behauptete. Denn auch für Berlin gilt dasselbe wie für Karlsruhe; und da es
zudem in der Regel heisst "September überdurchschnittlich warm" - was schlicht bedeutet, dass T > Tmean
ist - muß man alle Sterne rechts der senkrechten grünen Linie betrachten, und aus 85 behaupteten Prozent
werden sofort wieder die vom Zufall her zu erwartenden 50 %.
Aber das Berliner Diagramm zeigt sehr wohl eine Besonderheit: Sobald der September etwa 1 K und mehr zu
warm ausfällt, werden große T-Anomalien des nachfolgenden Februars, seien sie nun positiv oder negativ,
sehr selten! Tatsächlich liegen fast alle in einem Streifen +/- 2 K um dem Mittelwert herum. Ganz anders
die Situation auf der kalten, linken Seite: Fällt der September um 1 K oder mehr zu kalt aus, neigen die
nachfolgenden Februare zu großer Temperaturstreuung, wobei sehr kalte und sehr warme Monate in etwa
gleich oft auftreten. Ich habe es nicht explizit ausgerechnet, aber ich schätze mal, dass im Falle der
zu kalten September die mittlere T-Anomalie der nachfolgenden Februare so zwischen 2 und 3 K liegt,
während sie im umgekehrten Falle zu warmer September nur um die 1 K liegt.
Folglich wage ich jetzt mal eine Prognose für Berlin und den kommenden Februar: Da in Berlin der
September mehr als 1 K zu warm war, wird der kommende Februar sehr wahrscheinlich von der Temperatur
her keiner der extremen Sorte sein, vielmehr entweder leicht zu kalt oder zu warm. Ob nun warm oder
kalt, gerade dies läßt sich ja aus den Daten nicht ablesen! Also, ein superwarmer Februar wie 1990
oder aber ein Eishaus wie 1956 ist nicht zu erwarten. Mal sehen ... Ausreißer gibt es ja leider immer,
siehe Diagramm :-) Aber wenn ich auf der linken und der rechten Seite jeweils den schlimmsten Ausreißer
wegnehme, so verteilen sich links die Februare über ein 11 K breites Temperaturintervall, rechts nur
über ein 5 K breites (rechts, links immer ab T-Anomalie > 1). Mit Ausreißern: 17 : 7.
Karlsruhe zeigt ein ähnliches, wenn auch schon abgeschwächtes Verhalten, und auch im Münchner
Diagramm ist dieser Trend immerhin noch erkennbar. Also ein Nord-Süd-Gefälle, wie so oft. Man müßte
diese neue Regel natürlich noch für mehr Städte, andere Zeiträume (Oktober-Februar, Herbst-Februar,
Herbst-Winter usw.) untersuchen und die jeweiligen mittleren T-Anomalien exakt berechnen, um das
Ganze wirklich quantifizieren und statistisch absichern zu können. Aber dieses Beispiel zeigt immerhin,
dass es auch andere Größen gibt als immer nur stur nach "zu warm / zu kalt" zu klassifizieren.
TEST 3:
Aber keineswegs alle der Malberg-Regeln sind so fragwürdig wie die hier diskutierten Beispiele. Die
Regeln, die den Zusammenhang Dezember - Januar/Februar betreffen sind schon ganz ok - ich hatte hier
ja mal vor fast genau einem Jahr dies ausführlichst untersucht - die meisten erinnern sich sicher noch
daran und an meine bis auf 0,5 K daraus treffend prognostizierte Januartemperatur für Hamburg :-), siehe hier:
[www.wetter-zentrale.com];
</A>
Viele Grüße,
Wolfgang
PS: Alle benutzten Datenreihen stammen aus der ECA-Quelle, die ich hier ja schon oft zitiert habe:
ECA - "European Climate Assessment", eine Kooperation mehrerer Dutzend Wetterdienste Europas, darunter auch der DWD. Für zahlreiche europäische Städte findet man frei benutzbare Tagesreihen, sofern man die Quelle wie folgt angibt:
Klein Tank, A.M.G. and Coauthors, 2002. Daily dataset of 20th-century surface
air temperature and precipitation series for the European Climate Assessment.
Int. J. of Climatol., 22, 1441-1453.
Data and metadata available at:
[eca.knmi.nl];
7.12.2006



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