Betrouwbaarheid: weersvoorspelling 10 dagen

Ze zijn hot op dit moment. De websites met de weeroutput van enkele weermodellen vormgegeven in mooie websites. De vraag is echter, een weersvoorspelling voor de komende 10 dagen, is dat überhaupt relevant en betrouwbaar? Vaak wordt de data uit het respectievelijk weermodel gewoonweg overgenomen zonder rekening te houden met een visie van een weerman/weervrouw.

Uiteindelijk bepaalt deze laatste persoon de insteek/interpretatie van weergegevens en verhoogt zo ook de betrouwbaarheid van een weersvoorspelling. In dit artikel kijken we even vooruit naar de valkuilen die ontstaan bij een weerbericht op lange termijn.

Vanaf wanneer daalt de betrouwbaarheid?

Om bovenstaande vraag te beantwoorden moeten we de waarschijnlijkheidsstatistieken erbij halen, in het Engels beter bekend als ‘anomaly correlation‘. Hierin staat de gemiddelde juistheid van alle weersverwachtingen per jaar aangegeven. In veel gevallen wordt er een trend van de afgelopen 30 jaar weergegeven waarin je kunt zien of een bepaald weermodel in de loop van de tijd steeds beter is gaan ‘scoren’.



De waarschijnlijkheidsstatistieken worden apart gerangschikt en uitgewerkt per weermodel (GFS, ECMWF, UKMO, et cetera). Aangezien het Europese ECMWF-model tegenwoordig (zeker op de korte en middellange termijn) als het betrouwbaarste weermodel wordt gezien, is het zinvol om de statistieken/scores van ECMWF nader te analyseren. Dit gaan we doen middels de volgende grafiek:

BetrouwbaarheidECMWF

De gemiddelde juistheid (komt overeen met betrouwbaarheid) van de verwachtingen van het weermodel ECMWF, uitgezet over de afgelopen 30 jaar voor zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond. De eenheid die hier gemeten wordt, is de “500 hPa geopotentiële hoogte”, eenvoudig gezegd de weersituatie (positie en ontwikkeling van luchtdrukgebieden) in de atmosfeer. Dit is een bruikbare parameter die het ‘globale’ weer aan het aardoppervlak aangeeft. (bron: old.ecmwf.int)

Wat ten eerste opvalt, is dat de juistheid/betrouwbaarheid in de loop der jaren steeds groter is geworden. Hierbij moet opgemerkt worden dat het zuidelijk halfrond tot 2000 ver achter bleef bij het noordelijk halfrond. De reden voor het achtergebleven betrouwbaarheid op het zuidelijk halfrond is (nog) niet wetenschappelijk aangetoond.

We bevinden ons nu in 2016 en dus moeten we helemaal rechts op de grafiek kijken. Wat valt ons allemaal op?

  • Tot 3 dagen vooruit (blauw) is de betrouwbaarheid van ECMWF met 98% zeer hoog te noemen;
  • Als je kijkt naar verwachtingen tot 5 dagen (rood) scoort ECMWF 92%, nog steeds een hoge betrouwbaarheid;
  • Kijken we echter 7 dagen vooruit (groen), dan zien we ineens een substantiële daling naar 75%. Tussen 5 en 7 dagen zit dus een groot verschil;
  • Gaan we nog verder in de tijd, 10 dagen (geel) vooruit, dan bedraagt de gemiddelde betrouwbaarheid nog maar 45%.

Uit bovenstaande grafiek kunnen we dus concluderen dat een weersverwachting van ECMWF gemiddeld genomen tot 5 dagen vooruit (redelijk) betrouwbaar is. Na de vijfde dag van de verwachtingstermijn zien we ineens een flinke afname van de betrouwbaarheid. Het is geen toeval dat de meeste weerberichten aan het einde van journaals dan ook maar 5 dagen vooruitkijken. De betrouwbaarheidspercentages van GFS (het andere ‘grote’ weermodel) zijn achterwege gelaten, maar zullen vermoedelijk niet heel veel verschillen met die van ECMWF.

BetrouwbaarheidECMWFuitgewerkt

Als we ons focussen op de prestaties van ECMWF in het jaar 2016 tot nu toe, dan ziet de betrouwbaarheidsgrafiek er zo uit. (bron: eigen foto)

Gevaren van een verwachting voor 10 dagen

Het moge duidelijk zijn dat een weersverwachting van 10 dagen vooruit op zichzelf al significant onzeker is. Het juistheidspercentage ligt bij een dergelijke verwachtingstermijn op slechts 45%, wat betekent dat meer dan de helft van de 10-daagse verwachtingen het bij het verkeerde eind heeft. Zelfs de weerman/weervrouw kan hier niets tegen doen: hij/zij zal zich moeten neerleggen bij het feit dat je in de meteorologie altijd met onzekerheden te maken hebt.

Daarnaast werken veel weerapplicaties op je telefoon met directe modeloutput. Meestal gaat het om de operationele run, de Oper, die letterlijk van het desbetreffende weermodel overgenomen wordt. Wat hierbij vergeten wordt, is dat een weermodel meer inhoudt dan die ene operationele run. Een ECMWF-ensemble bestaat namelijk uit 52 modelberekeningen (inclusief Oper en Control) en een GFS-ensemble bevat 22 berekeningen (ook hier inclusief Oper en Control).

Uit zo’n ensemble kun je veel meer afleiden: het gemiddelde, de spreiding/onzekerheid, het warmste lid, het koudste lid, of er sprake is van een tweedeling (bifurcatie) et cetera. Zulke zaken worden in weerapplicaties vaak achterwege gelaten. Hierdoor krijg je al snel een vertekend beeld van de weersverwachting over 10 dagen.

pluimecmwf

Zo ziet een weerensemble (ook wel ‘pluim’ genoemd) van het ECMWF eruit. Vanaf aanstaande zaterdag is duidelijk te zien dat de spreiding toeneemt: de groene lijntjes komen meer uit elkaar te liggen. In veel mobiele weerapplicaties krijg je dit niet te zien, aangezien die de hoofdrun (rode lijn) aanhouden. Toch is het belangrijk om de spreiding/onzekerheid in het achterhoofd te houden. Er bestaat namelijk een aanzienlijke kans dat de temperatuur in werkelijkheid hoger of lager uitkomt dan de rode lijn hier aangeeft. (bron: cdn.knmi.nl)

pluimgfs

Idem, maar dan voor het weermodel GFS. Ook hier gaan de lijntjes vanaf zaterdag meer uiteenlopen, wat op een toenemende onzekerheid duidt. (bron: meteociel.fr)

Afsluitende aanbeveling

Staar niet blind op de weersverwachtingen voor 10 dagen vooruit die op ‘weerapps‘ op de telefoon te zien zijn. Vaak is de input van deze programma’s beperkt (tot één modelrun) waardoor er een grote kans bestaat dat het allemaal anders loopt. Houd ook in het achterhoofd dat de betrouwbaarheid ná een termijn van 5 dagen sterk afneemt. Eigenlijk kun je enkel een weerbericht dat 3 tot 4 dagen vooruitkijkt bestempelen als ‘zeker’ of ‘nagenoeg geheel betrouwbaar’, alhoewel zelfs dat niet altijd opgaat. En ten slotte: de toon waarop het weer gebracht wordt is van groot belang. Een weerman/weervrouw kan ruwe modeldata (puur computerwerk) toch een bepaalde lading geven die voor de meeste onder ons te begrijpen is. Et voilà, een weerbericht krijgt ineens betekenis!

  • Interessant artikel die voor winterliefhebbers handig kan zijn 😉