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Saturday, December 8, 2012

Lesernachfrage: Numerische Fehler in Modellen

Mich erreichte vor einiger Zeit diese Nachfrage:

Sehr geehrter Herr Kollege von Storch,
kürzlich hatten wir ... einen Vortrag von XXX über Klimamodelle. Auf meine Frage nach einigen mathematischen Aspekten hat er mich an Sie verwiesen. Es geht um Folgendes:
1. Soviel ich weiß, verwendet man für Klimavorhersagen Wettervorhersagemodelle, die zwar wegen des chaotischen Charakters des Systems keine langfristigen Vorhersagen liefern können, aber man nimmt an, dass doch gewisse statistische Größen ( Mittelwerte, Varianzen, vielleicht sogar Extremwerte ) richtig vorhergesagt werden. Ist dies eigentlich in einem geeigneten mathematischen Sinn gesichert? Oder gibt es nur modellmäßig-empirische Evidenz hierfür?
2. Selbst wenn man Diskretisierungsfehler kurzfristig klein halten kann, könnte es nicht sein, dass sie langfristig doch einen "bias" in die Ergebnisse produzieren? Und selbst wenn man versucht, durch Korrekturen mittels Erhaltungssätzen das zu verhindern, könnten nicht doch die räumlichen Verteilungen Schaden nehmen?
Wenn über Klimamodelle gesprochen wird, gibt es so viele physikalisch relevante Aspekte, dass von diesen mathematisch und numerisch begründeten Problemen wenig die Rede ist. Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn sie mich auf eventuelle Antworten zu diesen Fragen hinweisen könnten.
 

Da ich denke, dass solche Fragen auch andere Menschen bewegen, beantworte ich sie hier.