Wetter, Klima, Fußball - meteo.uni-bonn.de · 6. Juni 2006 DMG-ZV HH Die Ziele des Vortrags •...

6. Juni 2006 DMG-ZV HH

Wetter, Klima, Fußball

Andreas HenseMeteorologisches Institut

Universität Bonn


Überblick

• Skalen und Zufall• Zufall und Statistik• Die Analogbeispiele• Vorhersagbarkeit• Klimaänderungen und externe Einflüsse• Zusammenfassung


Die Ziele des Vortrags

• Darstellung der (überraschenden) Ähnlichkeiten zwischen Fußball und dem atmosphärischen Geschehen, Skalen

• Bedeutung des Zufalls und die Notwendigkeit von Statistik

• Argumentationshilfen zu Wetter und Klima bei Anfragen von Laien


Die Daten• Tägliche Summen des Niederschlags Versuchsgut Klein-

Altendorf/Meckenheim seit 1958• Tagesmittel der Temperatur Versuchsgut Klein-Altendorf

seit 1958• alle Bundesliga-Spiele des FC Schalke 04 von 1963/64

bis 2004/05 (ohne 2. Liga)• alle Bundesliga-Spiele des FC Bayern München von

1965/66 bis 2004/05• alle Bundesliga-Spiele des Hamburger SV 1963/64-

2004/05 – Dr. Th. Hofmeister (Uni Dortmund)– www.fussballdaten.de

Tordifferenz FC Bayern München 1965/66-2004/05


Tordifferenz Hamburger SV 1963/64 – 2004/05



Skalen und Zufall in der Atmosphäre• Atm. Prozesse einer bestimmten Größe sind

vorhersagbar über eine bestimmte Zeit (Lebensdauer)– Zigarettenwirbel über Sekunden– Wolken über Minuten– Gewitter über Stunde– Synoptische Hoch und Tiefs über Tage

• Nach dieser Zeit wird die Unsicherheit für ein Einzelereignis so groß, dass nur Wahrscheinlichkeiten sinnvolle Beschreibungen liefern

Die atmosphärische Skalen



Die Skalen beim Fußball

• Der Spielzug ~ 3 sec bestimmt aus der mittleren freien Weglänge eines Spielers und einer typischen Geschwindigkeit (Metin Tolan, Uni Dortmund)

• Das Spiel (90 Minuten ~ 1500 Spielzüge)• Die Saison (34 Spiele/Mannschaft ~ 5 104

Spielzüge)• Die Bundesliga seit 1963


Skalen und Zufall im Fußball

• Spielzüge/Spiele/etc sind nur über bestimmte Zeiten vorhersagbar– individuelle Spielzüge (bei 22 Spielern) über

1-5 Stationen– Ausgang einzelner Spiele zum nächsten

Spieltag – Ausgang der Liga etwa 1-5 Tage

• Auch hier sind die Unsicherheiten so groß, dass nur Wahrscheinlichkeiten sinnvoll sind

Skalen und Zufall


• Ein Fußballspiel entsteht aus der Summe vieler Spielzüge – Fussballspiel ist wesentlich länger als ein Spielzug– Entstehung eines Zufallselements (aleatorisch)– plus äußere Zufallselemente: Platzverhältnisse

• In ein Hoch/Tiefdruckgebiet sind mesoskaligen Prozesse eingebettet– Entstehung eines Zufallselementes (aleatorisch)

• Jahreszeitenmittel entsteht aus der Summe von synoptischen Störungen– Entstehung eines Zufallselements– plus äußere Zufallselemente: Vulkanausbruch


Zufall und Statistik• Vorhersagen von Fußballspielen und in

der Meteorologie sind immer Vorhersagen über Statistiken

• Ableiten des typischen Verhaltens aus bekannten Randwerten und Anfangswerten


Zufall und Statistik• Analysen des Initialzustands der Atmosphäre

erlauben die Wettervorhersage• Aus dem aktuellen Zustand einer Mannschaft

wird auf das Ergebnis des nächsten Spiels geschlossen

• Ozeanische Wassertemperaturen bestimmen die Jahreszeiten (zumindestens in den Tropen)

• Spielstärke einer Mannschaft läßt auf den Ausgang der Saison schließen (z.B. Meisterschaftsaspirant, potentieller Absteiger)

• Odd-Set Wetten und Wetterderivate


Ergebnis des Zufallselementes

• Wetterschwankungen– Spielausgang einer Mannschaft (Tordifferenz)

sehr variabel – Niederschlagsmenge/Temperaturabweichung

von Tag-zu-Tag sehr variabel – Es gibt oft keine kausale/ursächliche

Erklärung für bestimmte Ereignisse• Warum ist Bayern München 2000/2001 Meister

geworden?• Warum entstand „Lothar“ zu Weihnachten 1999?


Die Analogien

• Anordnung der Statistiken – Spielzüge vs. Mesoskalige / Wolkenprozesse– Spieltag vs synoptische Störungen– Spielsaison vs Jahreszeiten– Ewige Bundesligatabelle vs Klima

• z.B. Mittelwerte oder Punktesummen


Tordifferenz FC Schalke 04 1963/64 -2004/05

Gl.Mittelwert über 34 Spieltage

Tordifferenz Hamburger SV 1963/64 – 2004/05



Gl.Mittelwert über 30 Tage


Extreme Ereignisse

• Extreme Wetterereignisse (z.B. Sturmtiefs) – sind als Einzelereignisse kein Hinweis auf

Veränderungen in längeren Zeitskalen (Klimaänderungen)

• entsprechen z.B. 8:1 Niederlagen / Gewinne– sind als Einzelergebnis kein Hinweis auf

Abstieg oder Meisterschaft


Extreme Ereignisse

• Langfristige Klimaänderungen– Position in der „Ewigen“ Bundesligatabelle als

Summe aller Punkte über viele Spielzeiten– ändert sich wenig durch Einzelspiele– ändert sich auch wenig nach einer schlechten

Saison – mittlere Niederschlagssumme über mehr als

10 Jahre– ändert sich wenig durch Einzelereignisse


Analogien bei Vorhersagbarkeit• Fußballvorhersage für den nächsten Spieltag• entspricht der Wettervorhersage für die

nächsten Tage• Vorhersage über den Ausgang einer Saison • entspricht einer Jahreszeitenvorhersage• Vorhersage der Position in der „Ewigen“ Tabelle

in ca. 5 Jahren • entspricht einer Klimavorhersage über 20 (?)

Jahre

Wie gut ist eine (einfache) Vorhersage? T(morgen)=T(heute)


−5 −4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5

−5

−4

−3

−2

−1

0

1

2

3

4

5

Temp−Anomalie heute

Tem

p−A

nom

alie

mor

gen

Bedingte Wahrscheinlichkeit der Temperatur Kl−Altendorf


Wie gut ist eine (einfache) Vorhersage? Bayern(n.Spieltag) = Bayern(l.Spieltag)

−5 −4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5

−5

−4

−3

−2

−1

0

1

2

3

4

5

Te−Tg Spieltag heute

Te−

Tg

kom

men

der

Spi

elta

g

Bedingte Wahrscheinlichkeit der Tordifferenz Bayern M


Vorhersage• Es ist nicht möglich und sinnvoll, aus den

Ergebnissen einer Mannschaft allein eine Vorhersage für den Tabellenstand in einer Woche, einer Saison oder der „Ewigen“ Tabelle zu machen.

• Es ist notwendig, die anderen (benachbarten) Mannschaften zu berücksichtigen

• notwendige Randbedingungen: Summe der Gegentore = Summe der geschossenen Tore


Vorhersage• Es ist nicht möglich, aus den Beobachtungen an

einem Ort allein, Vorhersagen für den nächsten Tag, die kommende Jahreszeit oder eine Klimaänderung zu machen (Bauern-Regeln)

• Man muß einen größeren Ausschnitt (die gesamte Atmosphäre) betrachten

• Es gelten Erhaltungssätze (Masse, Energie)


Klimasimulationen

• Bei der Betrachtung der 1. Bundesliga über mehr als eine Spielzeit müssen die unteren Ligen mit berücksichtigt werden– Austausch von Mannschaften

• Bei der Betrachtung langer Zeitskalen in der Atmosphäre müssen wir weitere Komponenten des Klimasystems mit betrachten (Ozean, Eis)– Austausch von Masse und Energie


Klimaänderungen

• Wie verändert sich die Statistik der Vorgänge in Atmosphäre und Ozean, wenn die Treibhausgaskonzentrationen ansteigen, ein Vulkan ausbricht oder die Sonneneinstrahlung sich ändert?

• Wie verändert sich die Ewige Tabelle, wenn die Einnahmen durch Fernsehrechte („Kirch-Millionen“) reduziert werden?

• Wie hätte sich die Ewige Tabelle entwickelt mit Mannschaften, die von den Kirch Millionen profitiert hätten: Simulation mit „Fußball-Manager“

Gleitenden Mittelwerte über 96 Spieltage


Bayern

Schalke

HSV


Zusammenfassung

• Wetter, Klima und Fußball werden stark durch den Zufall bestimmt

• Wetter, Klima und Fußball werden aber auch durch eine Dynamik bestimmt

• Vergleiche Klima/Wetter Probleme mit entsprechendem Fußballbeispiel– wenn letzteres sinnlos ist erstes auch sinnlos– Es gibt verschiedene Zeitskalen– Beachte die Wechselwirkung zwischen den

Systemen


Die deterministischen Komponenten

• Geosystem: Tagesgang, Jahresgang, Milankovich sind die deterministischen Komponente

• Äquivalent im Fußball?• Ja: entdeckt durch eine Düsseldorfer

Arbeitsgruppe um Andreas Frege


Die deterministischen Komponenten

• „Es kann so viel passieren, es kann so viel geschehen

• nur eins weiß ich hundertprozentig• nie im Leben würde ich zu Bayern gehen“• Bayern-Song der Toten Hosen


Danke für die Aufmerksamkeit:Das Spiel dauert 90 Minuten....aber nicht ein Vortrag

klima und mensch. leben in eXtremenSonderausstellung vom 30. Mai 2006 bis zum 30. Mai 2007

im Westfälischen Museum für Archäologie in Herne

http://www.klimaundmensch.de/


Tordifferenz FC Schalke 04 1963/64 -2004/05


Tordifferenz FC Bayern München 1965/66-2004/05

Gl.Mittelwert über 34 Spieltage


Wie gut ist eine (einfache) Vorhersage? S04(n.Spieltag) = S04(l.Spieltag)

−5 −4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5

−5

−4

−3

−2

−1

0

1

2

3

4

5

Te−Tg Spieltag heute

Te−

Tg

kom

men

der

Spi

elta

g

Bedingte Wahrscheinlichkeit der Tordifferenz Schalke 04

Wetter, Klima, Fußball - meteo.uni-bonn.de · 6. Juni 2006 DMG-ZV HH Die Ziele des Vortrags •...

Documents

Transcript of Wetter, Klima, Fußball - meteo.uni-bonn.de · 6. Juni 2006 DMG-ZV HH Die Ziele des Vortrags •...