Meteorologen – Vorhersagen im Chaos eines dynamischen Systems

Von Hans-Martin Barthold | 15. Mai 2020

„Wir sind für das Wetter zuständig, aber nicht verantwortlich“, heißt ein geflügeltes Wort unter Meteorologen. Das sie besonders gerne dann zitieren, wenn die Bemerkungen an den Stammtischen wegen einer unzutreffenden Wettervorhersage wieder einmal auf abfälliges Niveau abrutschen. Was beim ersten Zuhören wie eine Entschuldigung klingen mag, entpuppt sich beim nochmaligen Hinhören allerdings als zutreffende Begründung für die Schwierigkeiten einer punktgenauen Wetterprognose. Schließlich ist das Wetter ein chaotisches oder, wie die Fachleute es nennen, nichtlineares System. Darunter versteht man das mathematische Modell eines komplexen dynamischen Prozesses, der vor allem durch seinen Anfangswert bestimmt wird, dessen zeitliche Entwicklung aber nicht auf den Punkt genau aus diesem Anfangszustand abgeleitet werden kann. Denn zum einen lässt sich der “Ist-Zustand”, also das aktuelle Wetter an jedem Punkt dieser Welt, bei der Wettervorhersage trotz eines inzwischen engmaschigen Netzes vieler Messstationen, trotz teurer Hochleistungsrechner und zahlreicher Wettersatelliten noch immer nicht ausreichend exakt bestimmen. Diese Herausforderung ist Magdalena Bertelmanns berufstäglicher Begleiter.

Magdalena Bertelmann kann das Wetter allen verständlich erklären (Foto: Felix Schmitt/www.felixschmitt.com)

Seit sechs Jahren arbeitet die Meteorologin in der Wettervorhersage und –beratungszentrale des Deutschen Wetterdienstes (DWD) in Offenbach. Beim DWD ist sie eine von rund 280 Meteorologen im höheren Dienst. Den Diplom-Abschluss erwarb sie an der Universität Mainz. Von vierzig Studienanfängern blieben am Ende nur vier erfolgreiche Absolventen übrig. Eine davon: Magdalena Bertelmann! Wie ihre 33 Kolleginnen und Kollegen in der Wettervorhersage und -beratung ist sie im Wechselschichtdienst tätig. Frühschichten wechseln mit Spät- und Nachtschichten – in der Woche, an Wochenenden und selbstverständlich auch an Feiertagen. Dennoch liebt Magdalena Bertelmann ihren Beruf. „Das Wetter vorherzusagen“, begründet sie ihre Faszination, „ist eine spannende Aufgabe. Schließlich stellt sich die Wetterlage an jedem Tag anders dar.“ Also keine Routinen. Trotz einer bereits weit fortgeschrittenen Digitalisierung bleiben Erfahrung und ein Gespür für die Interpretation der Daten weiter unerlässlich. Die analytische Stringenz ebenso kluger wie neugieriger Meteorologen erweist sich auch im Zeitalter von Höchstleistungsrechnern als unverzichtbar.

Mehr als nur Wetter

Die Verantwortung, die dabei auf Magdalena Bertelmanns Schultern liegt, ist groß. Immerhin richten nicht allein Familien, Freizeitsportler und Touristen ihre Aktivitäten am zu erwartenden Wetter aus. Auch in vier Fünfteln der Wirtschaftsunternehmen kommt einer exakten Wettervorhersage große Bedeutung zu. Ob, wo, wann und wie intensiv die Sonne scheint, es regnet oder schneit, ob mit Windstärke 5 oder 10 zu rechnen ist, bestimmt die Planung nicht nur in der Land- und Forstwirtschaft, im Transportgewerbe, sondern auch in der Energie- und Bauwirtschaft sowie zahlreichen Produktionsunternehmen. Eine genaue Vorhersage des Wetterszenarios hilft allen, ihre Planungen zu optimieren und damit Verluste und Kosten niedrig zu halten. Aber auch das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe, die Feuerwehren, das Technische Hilfswerk, die Seenotrettung oder die Bundeswehr sind in hohem Maße auf genaue Wetterprognosen angewiesen.

Andreas Becker leitet beim Deutschen Wetterdienst das Referat Niederschlagsüberwachung und das Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie (Foto: DWD)

Zwar hat Meteorologie und haben Meteorologen stets eine irgendwie geartete berufliche Verbindung zum Wetter. Doch beschäftigen sie sich keineswegs ausschließlich mit dessen Vorhersage. Der ebenfalls beim DWD beschäftigte Andreas Becker etwa leitet das Referat Niederschlagsüberwachung sowie in Personalunion das Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie, das im Auftrag der Weltorganisation für Meteorologie vom DWD betrieben wird. Im Fokus seiner Arbeit stehen die Landoberflächenniederschläge national und international. „National brauchen Unternehmen und Behörden der Wasserwirtschaft insbesondere für den Hochwasserschutz auch quantitativ belastbare Zahlen über die zuletzt gefallenen Niederschlagsmengen und das in möglichst hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung“, erklärt der an der Universität in Bonn promovierte Meteorologe die Bedeutung seines Tuns.

Die quantitative Analyse und statistische Einordnung der Niederschlagsmengen, betont er, sei hoch komplex. „Da kann man nicht nur eine Eichkurve hochziehen um die Zusammenhänge von extremen Niederschlägen und ihren Auswirkungen zu verstehen“, beschreibt er die Herausforderung seiner jetzigen Tätigkeit salopp. „Da muss man die entsprechenden statistischen Methoden sicher beherrschen.“ Die Analysen des täglichen und monatlichen Niederschlags wie ihrer Klimatologie sind wichtige Informationen zur weltweiten Bestimmung und Überwachung der Wasserressourcen, zur Quantifizierung des globalen Wasserkreislaufes und zum Verständnis des saisonalen und extremen Verhaltens des Niederschlages für alle Landesoberflächen der Erde. Umso mehr in Zeiten des Klimawandels.

Daten, Daten, Daten …

Tatsächlich haben es Meteorologen, und zwar in allen Arbeitsfeldern, stets mit einer Vielzahl an Daten zu tun. Für eine globale Wettervorhersage werden rund 5,3 Millionen Daten genutzt. Es treffen rund 175 Millionen Beobachtungsdaten täglich beim Deutschen Wetterdienst ein, geliefert von gut 30.000 Landstationen, von gut 3.200 Schiffen oder von etwa 600 Radiosondenaufstiegen weltweit. Dazu kommen noch rund 140.000 Messungen von Flugzeugen oder die Daten von derzeit 16 Wettersatelliten. Die beziehen sich insbesondere auf die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit, den Luftdruck, die Luftdichte, die Windrichtung und Windstärke, die Niederschlagsart und –menge, die Bewölkung und Sichtweite, die Global- und Reflexionsstrahlung. Mit Hilfe eines 40 Millionen Euro teuren Hochleistungsrechners erstellen die Meteorologen in Offenbach daraus Wettervorhersagen für den und die nächsten Tage. Freilich mit den eingangs erwähnten Genauigkeitseinschränkungen. Immerhin besteht das Problem aller empirischen Wissenschaften, und eine solche ist die Meteorologie, in der Erfassung, Bearbeitung und ganz besonders in der Bewertung von Daten.

Andreas Beckers Arbeitsplatz findet sich in der Zentrale des DWD in Offenbach, sein Arbeitsfeld aber ist die ganze Welt (Foto: DWD)

Hin und wieder aber sind die Schwierigkeiten der Meteorologen sehr viel schlichterer Natur. Andreas Becker etwa kämpft mit seinem Team im Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie mit einem in vielen Ländern noch immer sehr weitmaschigen Netz von Messstationen, daneben nicht selten mit einer ungenügenden Datenqualität. „Deshalb müssen wir die übermittelten Daten zu allererst mit großem personellen Aufwand brauchbar machen“, berichtet er. Diese Plausibilitätskontrollen setzten ein hohes Maß an geografischen und klimatologischen Kenntnissen voraus, die sich in Teilbereichen nur durch berufliche Erfahrung erlangen lassen. Es gibt für die Zunft der Meteorologen freilich noch ein viel grundsätzlicheres Problem. Das Wettergeschehen ist von unzähligen Faktoren und Einflüssen sowie einer unabsehbaren Zahl interaktiver Zufallsprozesse abhängig, die das Erstellen von Algorithmen und damit die Reproduzierbarkeit von Messergebnissen unter Laborbedingungen weitgehend unmöglich machen. Bislang jedenfalls.

Fachleute für das Geschehen in der Atmosphäre

Auch wenn die Mehrzahl der Meteorologen beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach oder einer seiner Außenstellen und Niederlassungen arbeitet, die meisten davon in der Wettervorhersage und –beratung, sind sie doch keineswegs nur Wetterexperten. Im Gegenteil. Die Synoptik, also die Untersuchung, besser noch: die Zusammenschau des Wettergeschehens, ist nur einer von vielen Mosaiksteinen im Meteorologiestudium. „Ich musste mir bei meinem Berufseinstieg in der Wettervorhersage deshalb noch einiges praktisches Wissen nachträglich aneignen“, blickt Magdalena Bertelmann zurück. Was sie damit sagen möchte? Meteorologen sind nicht nur Experten fürs Wetter und Klima, sondern viel umfassender Fachleute für das Geschehen in der gasförmigen Hülle der Erdoberfläche, der Atmosphäre. Wo und wozu diese Expertise außer für die Wettervorhersage noch benötigt wird, dafür ist der Karriereweg von Andreas Becker anschauliches Beispiel.

Alle DWD-Messgeräte werden regelmässig im Labor geprüft, kalibriert und neu geeicht – hier ein Anemometer im Windkanal (Foto: DWD)

Nach der Promotion und mehreren Stellen als Postdoc arbeitete Becker von 2001 bis 2010 bei der Organisation des Vertrages über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen, englisch: Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization (CTBTO), in Wien als Atmospharic Sciences Officer. Seine Aufgabe in Wien bestand in der Installation und Verbesserung hoch entwickelter Programme und Algorithmen zur meteorologischen Rückverfolgung von globalen hochsensitiven Messungen radioaktiver Spurenstoffe in der Atmosphäre. Was so kompliziert klingt, lässt sich auch ganz einfach ausdrücken. Eine regionale hohe Konzentration radioaktiver Stoffe in der Atmosphäre wäre ein geografisch zu verortendes Indiz für einen nach dem Atomteststoppabkommen (CTBT) verbotenen Atom(waffen)test. Und das machen Meteorologen? Ja, wenn auch nur solche, die den Mut haben, ausgetretene Pfade zum Preis einer beamteten Beschäftigungssicherheit zu verlassen und die überfachlichen Herausforderungen einer UN-Behörde anzunehmen.

Gute Berufschancen

Tatsächlich, und das sollten künftige Meteorologen unbedingt wissen sowie sich mental darauf vorbereiten, sind weniger die Wettervorhersage und -beratung, dafür umso mehr Arbeitsfelder wie Klimaforschung, Umweltschutz und Schadstoffüberwachung politisch hoch aufgeladen. Da kann es dann schon einmal passieren, dass die Arbeit von drei Jahren gefühlt im Papierkorb landet. Einfach weil die politischen Entscheidungsträger nicht nur die Sicht der Fachleute, hier: der Meteorologen, auf die Geschehnisse in der Atmosphäre und mögliche Folgen haben. Sie müssen auch die unterschiedlichen Interessen ihrer Mitglieder ausbalancieren. Mut und Selbstbewusstsein braucht es freilich noch in anderer Hinsicht. Andreas Becker war beim Erhalt seines ersten unbefristeten Arbeitsvertrages immerhin schon 44 Jahre alt. Und auch von den Neueinsteigern beim Deutschen Wetterdienst beginnen drei von vier mit einem befristeten Vertrag. Gleichwohl läuft die Zeit für Absolventen und Bewerber. Die Zahl der bundesweiten Studienanfänger, viel mehr aber der Absolventen, bereiten mit derzeit lediglich noch 546 Erstsemestern und 102 Masterabsolventen inzwischen selbst einem so renommierten Arbeitgeber wie dem Deutschen Wetterdienst Sorgen.

Trotz Wechselschichtdienst hat Magdalena Bertelmann viel Freude an Ihrer Arbeit (Foto: Felix Schmitt/www.felixschmitt.com)

Immerhin liegt sein aktueller Personalbedarf für den Höheren Dienst bei derzeit jährlich zwischen 50 bis 80 Newcomern, die dauerhaft oder für besondere Projekte auch befristet eingestellt werden. Manche Stellen müssen bereits jetzt mehrfach ausgeschrieben werden. Wohl auch, weil man bisherige Leistungsstandards nicht absenken möchte. „Im Gegensatz zu manchen anderen Berufen besitzen die Hard Skills bei uns Meteorologen nach wie vor eine hohe Bedeutung“, erklärt Andreas Becker mit der Personalerfahrung eines Referatsleiters. Soll heißen: Bei der Besetzung einschlägiger Arbeitsplätze sind qualifizierte Fachleute gefragt, keine fachlich substanzlosen Selbstdarsteller. Zahlreiche Bewerber erfüllen die Ansprüche allerdings ohne Einschränkungen und sind ob ihrer hervorragenden Ausbildung auch im Ausland erfolgreich. „Im australischen Wetterdienst“, weiß Andreas Becker, „finden sich zahlreiche deutsche Namen.“ Freilich zeichnen sich auch viele Arbeitsplätze im DWD durch eine internationale Ausrichtung aus. Hospitationen wie die von Magdalena Bertelmann jüngst im Schweizer Wetterdienst MeteoSchweiz oder Ausleihen mit den Wetterdiensten anderer Länder sind zwar kein Massengeschäft, aber sehr wohl gebräuchliche Praxis, und für die persönliche Weiterentwicklung absolut empfehlenswert.

Auch Bachelorabsolventen gefragt

Der berufliche Einstieg beim größten deutschen Arbeitgeber für Meteorologen, dem Deutschen Wetterdienst, erfolgt für Masterabsolventen direkt on the Job. Neben der Wettervorhersage und –beratung werden sie vor allem in den Geschäftsbereichen Klima und Umwelt sowie Forschung und Entwicklung eingesetzt. Während der Einarbeitungsphase begleiten erfahrene Mentoren die Neulinge. Eine spätere Übernahme in das Beamtenverhältnis des Höheren Dienstes ist für Masterabsolventen frühestens nach zweieinhalbjähriger, für Bachelorabsolventen und eine Laufbahn im Gehobenen Dienst frühestens nach eineinhalbjähriger hauptberuflicher Berufserfahrung nach Erwerb des jeweiligen Studienabschlusses möglich. Damit beantwortet sich zugleich die Frage, ob der Bachelorabschluss für einen Berufseinstieg ausreicht, oder es unbedingt der Master sein muss. Tatsächlich stellt der DWD neben Masterabsolventen auch Bachelorabsolventen ein. Gegenwärtig sind rund 210 Bachelor für Meteorologie beziehungsweise Diplom-Meteorologen (FH) beim Deutschen Wetterdienst tätig.

Auch ein Arbeitsort für Meteorologen: Meteorologisches Observatorium Hohenpeissenberg (Foto: DWD)

Jährlich werden etwa 10-15 Bachelor für Meteorologie in ein zunächst auf 24 Monate befristetes Beschäftigungsverhältnis eingestellt. Freilich unterscheiden sich sowohl die beruflichen Einsatzfelder wie auch die Vergütung der Master- und Bachelor-Meteorologen stark voneinander. Das Gehalt von Bachelorabsolventen liegt immerhin vier Entgeltgruppen niedriger als das ihrer Masterkollegen. In den Geschäftsfeldern Forschung und Entwicklung sowie Klima und Umwelt wird darüber hinaus vielfach sogar die Promotion gewünscht. Für die Tätigkeit in der Wetterberatung werden indessen bevorzugt Bachelorabsolventen in der Laufbahn des Gehobenen Dienstes eingestellt. Während dieser Zeit müssen sie die für den späteren Einsatz in einer der Regionalen Wetterberatungen (RWB) oder einer der Luftfahrtberatungszentralen (LBZ) notwendigen Beratungslizenzen erwerben. Die praktische Einweisung erfolgt an den LBZn und RWBn in Hamburg, Leipzig, Frankfurt, Essen, München, Stuttgart und Potsdam.

Duales Studium bei DWD und Bundeswehr

Es gibt, freilich nur bei und für den Deutschen Wetterdienst sowie den Geoinformationsdienst der Bundeswehr, einen weiteren akademischen Ausbildungsweg in die Meteorologie. Es handelt sich um ein verwaltungsinternes dreijähriges duales Studium. Dabei wechseln sich studientheoretische Abschnitte an den einschlägigen Standorten der Hochschule für öffentliche Verwaltung in Langen bei Frankfurt (Bildungszentrum des DWD) sowie in Fürstenfeldbruck (Zentrum für Geoinformationswesen der Bundeswehr) mit praktischen Ausbildungsabschnitten in den beiden Institutionen von insgesamt jeweils 18 Monaten ab. Das Studium schließt mit einer Diplomprüfung als Diplom-Meteorologe (FH) ab. Im DWD folgt zusätzlich eine 15-monatige Weiterbildung zum Erwerb der Wetterberatungslizenz. Der berufliche Ansatz dieser Absolventen erfolgt vorwiegend in der Wetter- und Flugwetterberatung. Wie andere verwaltungsinterne Studierende auch, sind diese Studierenden vom ersten Studientag an Beamte auf Widerruf und erhalten über die gesamte Studiendauer attraktive Anwärterbezüge von rund 1.300 Euro.

Anhand der Wolkendichte können Meteorologen Temperaturvorhersagen treffen (Foto: Wikimedia/Apollo)

Wer mit der Meteorologie liebäugelt, sollte unabhängig vom gewählten Zugangsweg über ein gutes Verhältnis zur Mathematik und Physik verfügen. In den ersten Semestern, die sich deswegen auch durch eine hohe Abbrecherquote auszeichnen, geht es in beiden Fächern schnell zur Sache. Viele Grundlagenveranstaltungen besuchen die Meteorologen gemeinsam mit den Physikern und Mathematikern. Auch wenn die Dozenten als Lehrdienstleister meist nicht erklären können, wofür Meteorologen so umfangreiche Grundkenntnisse in Mathematik und Physik benötigen, sind sie für das Verständnis des Wettergeschehens doch unverzichtbar. Gute Schulnoten in beiden Fächern helfen deshalb über die eine oder andere Durststrecke im Studium hinweg. „Wichtiger aber noch sind Leistungsbereitschaft, Stehvermögen und Durchhaltewille“, ist Andreas Becker überzeugt. Die Belohnung dafür winkt freilich erst in den höheren Semestern. In denen wird endlich der Anwendungsbezug der Physik deutlich.

Die Anforderungen wachsen

Tatsächlich folgen die Prozesse in der Troposphäre, dort wo das Wetter stattfindet, überwiegend physikalischen Gesetzmäßigkeiten. „Hier wird die Physik deshalb anschaulich und fassbar“, erinnert sich Magdalena Bertelmann. Etwa wenn die Lehrveranstaltungen Atmosphärische Thermodynamik, Wolkenphysik, Atmosphärische Hydrodynamik, Angewandte Strahlung oder Messmethoden heißen. Ebenfalls sollte allen Studienanfängern klar sein, dass es in der Meteorologie selbstverständlich auch der Chemie und in gewissen Teilbereichen sogar der Biologie bedarf. Vor diesem Hintergrund sind diese Fächer fester, obschon wenig umfangreicher Bestandteil des Curriculums. Im Zentrum steht und bleibt die Physik. Und wie ist es um die Zukunft der Meteorologen bestellt? „Die Ansprüche an unsere Community werden steigen“, ist Andreas Becker überzeugt. Warum? „Trivialaufgaben übernimmt der Rechner“, so seine Antwort, „wir werden dort gebraucht, wo die IT an ihre Grenzen kommt und es gilt, intelligente Lösungen zu entwickeln.“ Magdalena Bertelmann sieht das ganz ähnlich und verweist auf die Optimierung von Wettermodellen als Beispiel.

Ein Meteosat-Wettersatellit der dritten Generation (Foto: Wikimedia/European Space Agency)

Zudem ist es möglich, dass Meteorologen demnächst ihre Aktivitäten aufs Weltraumwetter ausweiten werden. „Sonnenstürme haben beispielsweise große Auswirkungen auf Satelliten, die Fliegerei und die moderne Navigationstechnik“, begründet sie ihren Blick voraus und schlägt damit zugleich den Bogen zur letzten wichtigen Befähigung von Meteorologen. In der Wettervorhersage, lässt sie sich entlocken, brauche es Teamarbeiter. „Mit Blick auf die Kunden führe ich beim Schichtwechsel natürlich die Strategie meines Kollegen aus der vorhergehenden Schicht fort, auch wenn ich Details im konkreten Einzelfall anders bewerten würde“, erklärt Magdalena Bertelmann. Auch Andreas Beckers Job bedingt vielfältige Kooperationen. Und wie steht es um die Karrieremöglichkeiten? „Bei uns im DWD gut“, so beider Antwort. Als  mögliche Karrierestufen gibt es im DWD die Funktion des Supervisors als eine Art Chefmeteorologe oder eines Sachgebiets- und darüber hinaus eines Referatsleiters. Wer die meteorologische Sacharbeit gegen eine Führungsfunktion als Abteilungsleiter oder gar einen Vorstandsposten tauschen möchte, hat auch diese Möglichkeit, entfernt sich aber vom unmittelbaren Wettergeschehen und bedarf dafür deshalb ganz anderer Kompetenzen.

 


Daten, Fakten & Links
(Stand: März 2020)

Absolventen Meteorologie (1980 – 2018):

  • Diplom und Master: 2.800
  • Diplom (FH): 350

Studienanfänger Meteorologie (2018): 1.481 (Frauenanteil: 44 %)

Altersstruktur berufstätiger Meteorologen: keine Daten vorhanden.

Arbeitslose Meteorologen: keine Daten vorhanden.

Einkommen brutto bei einer Beschäftigung im Öffentlichen Dienst (Berufsanfänger):

Die Entgelte für Beamte sind abhängig vom jeweiligen Familienstand und dem Besoldungsdienstalter. Die nachfolgenden Angaben beziehen sich auf Ledige und Mitarbeiter ohne Kinder sowie der untersten Besoldungsdienstaltersstufe.

  • Master im Höheren Dienst in der Besoldungsgruppe A13: 4.500 Euro
  • Bachelor und Diplom (FH) in der Besoldungsgruppe A9: 2.900 Euro

Studienmöglichkeiten (grundständig): Gegenwärtig bieten 14 Universitäten ein grundständiges Studium Meteorologie (Abschluss: Bachelor) an. Zu finden unter:
https://www.hochschulkompass.de/studium/studiengangsuche/erweiterte-studiengangsuche.html?tx_szhrksearch_pi1%5Bsearch%5D=1&genios=&tx_szhrksearch_pi1%5Bview%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Bfach%5D=Meteorologie&tx_szhrksearch_pi1%5Bstudtyp%5D=1&tx_szhrksearch_pi1%5Bohnelehramt%5D=1&tx_szhrksearch_pi1%5Bzusemester%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Blehramt%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Bsprache%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Bname%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Bplz%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Bort%5D=&tx_szhrksearch_pi1%5Btraegerschaft%5D=

Die Hochschule des Bundes für öffentliche Verwaltung Brühl bildet zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst einen verwaltungsinternen dualen Studiengang „Meteorologie“ an: https://www.hsbund.de/DE/02_Studium/10_Duale_Studiengaenge/50_FB_WD/FB_WD-node.html

Die Hochschule des Bundes für öffentliche Verwaltung Brühl bietet zusammen mit der Bundeswehr einen verwaltungsinternen dualen Studiengang „Wetterdienst/Geophysikalischer Beratungsdienst“ an.

Weiterführende Informationen:

 

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