Wie Frank Schmidt in diesem Lehrbuch zeigt ist Meteorologie noch mehr als ein Handwerk!
Angesichts der großen Familie nationaler und größerräumiger Vorhersagemodelle mit Modulen und
Parametern offen für aktuelle Messungen und angesichts des technologischen Fortschritts mit
Radar- und Satellitenbeobachtung könnte man das fast vergessen haben. Tatsächlich zeigt die
Dynamik das Herz der Modelle bei sensiblen Abschätzungen und Feinabstimmungen solcher Modelle
erstaunlich variierende Ergebnisse. Es existiert eine Vielfalt zu überdenkender Zusammenhänge
und auszulotender Grenzen und das selbst schon im Grundlegenden und Linearen. Das wird durch
nichts so anschaulich dargestellt wie durch spektrale Methoden. Zunächst werden grundlegende
dynamische Gleichungen quasi axiomatisch gegeben und dann für verschiedene Größenordnungen der
Bewegung dynamische Äquivalenzklassen definiert die meteorologischen Modelle.
Kugelflächenfunktionen werden elementar als Polynome der sphärischen Polarkoordinaten
eingeführt und die globalen dynamischen Operationen als Rekursionen dieser Polynome
identifiziert. Damit wird die sphärische Symmetrie per definitionem respektiert insbesondere
auch eingebettet in den Torus oder mit regional erhöhter Auflösung. Angefangen bei diesen
globalen Symmetrien gilt es auch zu arbeiten mit der vertikalen Struktur mit Eigenschwingungen
bei variierenden Modellen Schichtungen Randstrukturen und Anregungen. Bei Überlappung von
Rossby- und Schwerewellen treten Instabilitäten auf. Adaptationen von Frequenzen ergeben sich
auflösungsabhängig. Barokline Instabilität erscheint von der synoptischen Skala bis in kleinste
Skalen fortgesetzt soweit das Modell trägt. Kaum bewusst gewordene Instabilitäten und
unerwünschte Dämpfungen finden sich bei etablierten Zeititerationen Defizite für Lorenz'sche
Klimaprognosen. Bekannte statistische Verfahren der Analyse entpuppen sich als Strukturen von
aufregend vielfach überlagerten Mannigfaltigkeiten. Höchste Effizienz der Prognose wird
elementar realisiert.
