<commit_before>\documentclass[a4paper,oneside,12pt,titlepage]{article}

% Packages
\usepackage[utf8]{inputenc}	% Zeichenkodierung
\usepackage{a4wide}		% Papierformat
\usepackage{lmodern}		% Schriftarten
\usepackage{graphicx}	% Formatierung
\usepackage{amsmath}		% Mathe Fonts
\usepackage{amsfonts}	% Fonts
\usepackage{tikz}		% Zeichnen von Grafiken
\usepackage{url}			% Format Links \link{}
\usepackage{listings}	% Code listings
\usepackage{courier}		% Code Font
\usepackage{xcolor}		% Advanced Color
\usepackage[backend=bibtex]{biblatex}
\usepackage[babel]{csquotes}
\usepackage{float}
% Ende Packages

% Farbdefinition
\definecolor{link}{HTML}{3333FF}			% Link
\definecolor{mygreen}{rgb}{0,0.6,0} 		% Listings
\definecolor{mygray}{rgb}{0.5,0.5,0.5}	% Listings
\definecolor{mymauve}{rgb}{0.58,0,0.82}	% Listings
\colorlet{punct}{red!60!black}			% Listings
\definecolor{background}{HTML}{EEEEEE}	% Listings
\definecolor{delim}{RGB}{20,105,176}		% Listings
\colorlet{numb}{magenta!60!black}		% Listings
% Ende Farbdefinition

% Einstellungen
\renewcommand*{\familydefault}{\sfdefault}	% Default Font
\renewcommand{\contentsname}{Inhaltsverzeichnis}	% ToC Title
\renewcommand{\abstractname}{}				% Überschrift Abs.
\linespread{1.1}					% Zeilenabstand
\input{jsondef.tex}				% Define JSON Language
\lstset{							% Listing Settings
breaklines=true,					% Wrap
commentstyle=\color{mygreen},	% Comment Color
showstringspaces=false,			% Show _ Space
extendedchars=true,				% Umlaute
keywordstyle=\color{blue},		% Keywords
tabsize=3,						% Tabs in Spaces
stringstyle=\color{orange},		% String color
basicstyle=\normalfont\ttfamily,	% Font
numbers=left,					% Numberside
numberstyle=\scriptsize,			% Numbersize
stepnumber=1,					% Linenumbering
numbersep=8pt,					% Margin Right
frame=lines,						% Line top/bottom
backgroundcolor=\color{background},	% Background Color
}
\usetikzlibrary{shapes,arrows}	% For Flow Diagram
\bibliography{quellen}
% Ende Einstellungen

% Sprachdefinition
\lstdefinelanguage{grads}{
 keywords=[0]{
   while, endwhile, if, endif, function, return,
 },
 keywords=[1]{
   substr, subwrd
 },
 morestring=[b][\color{orange}]{"},
 morestring=[b][\color{red}]{'},
 morecomment=[l]*,
 sensitive=true,
 breaklines=true,
 extendedchars=true
}
% Ende Sprachdefinition

% Shortcuts
\newcommand{\jf}{Jugend forscht }
\newcommand{\vs}{ViSys}
\newcommand{\mb}{<NAME>}
\newcommand{\sw}{<NAME>}
\newcommand{\re}{Dr. <NAME>}
\newcommand{\tw}{<NAME>}
\newcommand{\thema}{Personalisierte Datenverarbeitung\\und Visualisierung von Wetterprognosedaten}
\newcommand{\pyvidir}{../../Code/PyVi/}	% Relativ zu auvi/Latex/Lernleistung
\newcommand{\demodisdir}{../../Code/Anzeige/ort/}
% Ende Shortcuts

% Variablen
% ...
% Ende Variablen

% Eigene Befehle
\newcommand{\link}[1]{\textcolor{link}{\url{#1}}}	% Format Links
\newcommand{\jftree}{\input{jftree.tex}}	% Draw JF Tree
% Ende Eigene Befehle

\begin{document}

% Titelseite
\pagestyle{empty}
\title{\includegraphics[scale=.34]{imgs/auvi_white.png}\\\thema}
\author{Schüler:\\\mb\\\sw \and Projektbetreuer:\\\re\\\tw}
\maketitle
% Ende Titelseite

% Inhaltsangabe
\pagestyle{empty}
\tableofcontents
\thispagestyle{empty}
\pagestyle{plain}
\newpage
% Ende Inhaltsangabe

\begin{abstract}
\jftree
Mit \textbf{AuVi} bezeichnen wir eine Gruppe von verschiedenen Projekten unter der Leitung von <NAME>. Die Projektarbeit findet von <NAME> und <NAME> statt. Unser zentrales Projekt gibt unserer Arbeit ihren Namen. AuVi steht für Automatisierte Visualisierung von meteorologischen Daten, dem Projekt mit dem wir an verschiedensten \jf Wettbewerben teilnahmen. Dieses ermöglicht einem Nutzer über eine Website oder App eine Wetterprognose für jeden beliebigen Punkt auf der Erde mit über 50 verschiedenen Parametern abzufragen. Diese Prognose kann bis zu zehn Tage in die Zukunft abgegeben werden.\\
Später wurde unsere Projektarbeit um eine Partnerschaft mit Makanya erweitert. So entstand Makanya.com, eine Website um einen Austausch zwischen deutschen und tansianischen Schülern zu ermöglichen.\\
Der letzte teil unseres Projektes ist das Weather Monitoring System rund um Kühlungsborn. Dieses umfasst eine Reihe von Bildschirmen die Wetterdaten sowie aktuelle Informationen anzeigen. Gleichzeitig wird das System allerdings auch von der Schule genutzt um Informationen im Foyer anzuzeigen.\\
All diese Teilprojekte sind natürlich auch mit Öffentlichkeitsarbeit verbunden.
\end{abstract}


\section{Auvi}

\subsection{Programm} % AuVi
Um Verwechslungen zu verhindern benennen wir das Programm, welches wir unter AuVi entwickelt haben ,,\vs ''. \vs\ steht für Visualisierung System und ist in verschiedenen Versionen lauffähig. Die Aufgabe von \vs\ ist es auf eine Datenquelle zuzugreifen und nach abgespeicherten Parametern die Rohdaten in Grafiken umzuwandeln. Dabei wird von uns sehr viel Wert darauf gelegt, dass das Erstellen der Grafiken möglichst abstrakt behandelt wird, damit der Nutzer sehr großen Einfluss auf das Design und den Inhalt der Grafiken nehmen kann.

\subsection{Meteorologie} % AuVi

\subsubsection{Prognosetheorie} % AuVi Meteorologie
Die Meteorologie gehört zu den Naturwissenschaften. Sie liefert die Voraussetzungen um eine Wettervorhersage erstellen zu können. Unter einer Wetterprognose versteht man die Vorhersage eines Zustands der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Gebiet. Es wird nicht nur das Wetter in Bodennähe betrachtet, sondern auch Wettererscheinungen in höheren Schichten der  Erdatmosphäre.
\\
Das Wetter lässt sich durch entsprechende Naturgesetze beschreiben. Das ist für die Prognose essentiell wichtig. Der Grundgedanke einer solchen Prognose besteht darin, aus einem bereits vergangenen und dem aktuellen Zustand der Atmosphäre einen Zustand in der Zukunft abzuleiten. Dazu werden die bekannten physikalischen Regeln angewendet. In mathematischer Hinsicht werden diese physikalischen Regeln von nichtlinearen Gleichungen beschrieben. Das bedeutet, dass bereits die kleinste Änderung im Ausgangszustand das Ergebnis der Rechnung relativ groß verändern kann.%[1]

\subsubsection{Prognosen per Hand} % AuVi Meteorologie
Was muss man über die aktuelle Situation wissen um per Hand eine Prognose zu erzeugen?
Es gibt einen Unterschied zwischen der manuellen oder auch synoptischen Wettervorhersage und einer numerischen Wettervorhersage. In der synoptischen Meteorologie ist ein System aus Beobachtungsstationen nötig, die gleichzeitig Wetterbeobachtungen nach einem einheitlichen Verfahren durchführen. Die Stationen messen unter anderem Parameter wie: Luftdruck, Luftdruckänderung während der letzten drei Stunden, Lufttemperatur, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Taupunkt, Wolkenart, Höhe der Wolkenuntergrenze, Bedeckungsgrad, Sichtweite, Niederschlagsmenge und Niederschlagsart. Es wird zwischen Bodenbeobachtungsstationen, die Daten in der Nähe der Bodenoberfläche sammeln und aerologischen Beobachtungsstationen, die Daten aus bis zu 30km Höhe liefern unterschieden. Es werden auch Daten von mobilen Messstationen, wie Bojen und Flugzeugen verwendet. Wettersatelliten und Fernerkundungssystem (wie Wetterradar, Blitzortungssysteme, LIDAR, SODAR) könne auch als Datenquelle dienen. Die gesammelten Daten, die den Wetterzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt beschreiben, werden in Wetterkarten eingetragen. (zum Beispiel Bodenwetterkarten) Mit Hilfe der eingetragenen Daten werden die Wetterverhältnisse analysiert und Wettervorhersagen erstellt. Zusätzlich dazu werden die gesammelten Daten von numerischen Vorhersagemodellen als Ausgangszustand verwendet. %[2]
\\
Numerische Wettervorhersagen sind rechnergestützt. Der Zustand der Atmosphäre zu einem späteren Zeitpunkt wird aus dem Zustand der Atmosphäre zu einem gegebenen Anfangszeitpunkt berechnet. Dabei werden relevante Gleichungen numerisch gelöst (Navier-Stokes-Gleichung, thermische Zustandsgleichung idealer Gase, erster Hauptsatz der Thermodynamik, Kontinuitätsgleichung). Bei solchen numerischen Vorhersagemodellen wird das betrachtete Gebiet in Gitterzellen unterteilt. Für jeden Bereich werden dann die Parameter errechnet. Relevante physikalische Größen sind vor allem Temperatur, Luftdruck, Dichte, Windrichtung und Windgeschwindigkeit. Es wird zwischen Global- und Lokal- oder Ausschnittsmodellen unterschieden. Aufgrund des großen Aufwands die Daten zu errechnen, werden Supercomputer verwendet.

\subsubsection{Voraussetzung für Datenprognosen} % AuVi Meteorologie

\subsection{Datenquellen} % AuVi

\subsubsection{Quellenvergleich} % AuVi Datenquellen
Da wir nun dargestellt haben, dass es für uns nicht möglich ist unsere eigenen Daten zu generieren, zeigen wir nun welche Quellen die benötigten Daten zur Verfügung stellen. Der Nutzer kann selbst zwischen den verschiedenen Datenquellen wählen, die angeboten werden. Die angebotenen Datenquellen können über die GUI gewählt werden.

Wir werden über eine GUI\footnote{\textit{Graphical User Interface} engl. IT. für grafische Benutzeroberfläche} dem Nutzer anbieten zwischen verschiedenen Datenquellen zu wählen. Diese werden wir auch statistisch vergleichen.
Grafik: Übersicht über Quellen (Alle die direkt über das Programm angeboten werden)
Programm kann um weitere erweitert werden.
Auswahl NOAA, GFS.\cite{noaa}
% Viel mehr Parameter, Daten bei NOAA oc DWD


\subsubsection*{Wetterdienst} % AuVi Datenquellen
%Grafik: Diagramm der Genauigkeit \\
Der Deutsche Wetter Dienst ist unter dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. \cite{bmvi}
Der DWD bietet ebenfalls Wetterdaten an, die allerdingst kostenpflichtig sind. Das Angebot ist unterteilt in ,,Aktuelles Wetter, Vorhersagen'' und ,,Vergangenes Wetter, Klimainfos''. Im Bereich ersten Bereich gibt es den Unterpunkt ist zum Beispiel Seewetter. Es wird ein Kurzfrist-Seewetterbericht, Küstenwetter in Zeitreihenform und ein Mittelfrist-Seewetterbericht für 48h für je 2,50 Euro angeboten. Wenn man aus dieser Quelle alle zwei Tage eine Wetterprognose bezieht - welche im Parameter stark eingeschränkt ist - belaufen sich die Kosten auf $\approx 230$ Euro Diese Wetterdaten können dann zum Beispiel für die Seefahrt genutzt werden. Ein anderer Unterpunkt ist Flugwetter. Dort gibt es Einjahresangebote für circa 80 Euro und Lehrfilmreihen für circa 150 Euro. Diese dienen als Dokumentation. Die Nutzer dieser Leistungen sind vermutlich größere Flughäfen. Ein weiterer Bereich in dem Jahresabos und Monatsabos angeboten werden, ist Agrarwetter. Die Kosten dafür belaufen sich auf 20 bis 120 Euro. Der wohl interessanteste Unterpunkt ist Straßenwetter. Da werden einmalige Informationen für allgemeine Wettervorhersagen für Straßen (4,40 Euro), für detaillierte Gebietswettervorhersagen für Straßen (4,40 Euro) und für Straßenwettervorhersagen für eine Stadt (5 Euro) dargeboten. \\
Im zweiten Bereich gibt es die genaueren Eingrenzungen ,,Deutschland - Allgemein'', ,,Deutschland - Speziell'' , ,,Global'' und ,,Geburtstagswetterkarte''.
\cite{dwd-shop}
Diese Daten sind für uns allerdings nicht relevant, weil sie in der Vergangenheit liegen. \\
Da diese Quelle sich auf lange Zeit für uns als zu kostspielig herausgestellt hätte, und auch die Datenmenge nicht für jeden Punkt der Erde definiert ist, war für uns frühzeitig klar, dass wir uns eine alternative Quelle suchen mussten.

\subsubsection*{NOAA Global Forecast System} % AuVi Datenquellen
Das Global Forecast System (GFS)  ist ein Modell, das mathematisch Parameter errechnet.Es ist also ein numerisches Vorhersagemodell. Die dazu benötigten Daten bezieht es aus einem Netz von Wetterstationen, die sowohl an Land als auch im Wasser und in der Luft Messungen durchführen. Mit diesen gemessenen Daten werden mithilfe von geophysikalischen Gesetzen weitere Daten errechnet. So wird in einem Abstand von 13,5km je ein Wert ermittelt. Diese Daten werden als große Datensätze kostenfrei auf der Webseite \link{http://mag.ncep.noaa.gov/} \cite{ncep}  zur Verfügung gestellt.\\
Im Verlauf unserer Arbeit verglichen wir verschiedene Quellen. Auch wenn wir die Möglichkeit haben unter Angabe des Links mit einer Einstellung eine andere Quelle zu benutzen haben wir uns für das GFS als Haupt- und Standartquelle entschieden. Das GFS ist zuverlässig und gut dokumentiert, was uns die Einarbeitung erleichterte. Zudem bietet NOAA verschiedenste Varianten des GFS-Models an, somit können wir stark mitbestimmen welches Datenformat wir benutzen. Die Daten liegen in verschiedenen zeitlichen und räumlichen Auflösungen vor.
% TODO Auflösungen heraussuchen http://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/
% TODO Dokumentation Formate, wir nutzen GRIB2 (http)
% TODO Diagramm der Genauigkeit

\subsubsection{Datenverfügbarkeit} % AuVi Datenquellen
Wie weit in die Zukunft können die Quellen schauen. Wodurch sind sie begrenzt, Wie oft muss man die Daten generieren und abrufen?
Grafik: Diagramm der Zukunftsdaten

\subsection{Entwicklung} % AuVi

\subsubsection{Wahl der Umgebung}\label{sec:ent} % AuVi Entwicklung
sofware und hardware

\subsubsection{Methodik} % AuVi Entwicklung
%wer wann wie wo<commit_msg>Added right Weather Sources (OpenDap)<commit_after>\documentclass[a4paper,oneside,12pt,titlepage]{article}

% Packages
\usepackage[utf8]{inputenc}	% Zeichenkodierung
\usepackage{a4wide}		% Papierformat
\usepackage{lmodern}		% Schriftarten
\usepackage{graphicx}	% Formatierung
\usepackage{amsmath}		% Mathe Fonts
\usepackage{amsfonts}	% Fonts
\usepackage{tikz}		% Zeichnen von Grafiken
\usepackage{url}			% Format Links \link{}
\usepackage{listings}	% Code listings
\usepackage{courier}		% Code Font
\usepackage{xcolor}		% Advanced Color
\usepackage[backend=bibtex]{biblatex}
\usepackage[babel]{csquotes}
\usepackage{float}
% Ende Packages

% Farbdefinition
\definecolor{link}{HTML}{3333FF}			% Link
\definecolor{mygreen}{rgb}{0,0.6,0} 		% Listings
\definecolor{mygray}{rgb}{0.5,0.5,0.5}	% Listings
\definecolor{mymauve}{rgb}{0.58,0,0.82}	% Listings
\colorlet{punct}{red!60!black}			% Listings
\definecolor{background}{HTML}{EEEEEE}	% Listings
\definecolor{delim}{RGB}{20,105,176}		% Listings
\colorlet{numb}{magenta!60!black}		% Listings
% Ende Farbdefinition

% Einstellungen
\renewcommand*{\familydefault}{\sfdefault}	% Default Font
\renewcommand{\contentsname}{Inhaltsverzeichnis}	% ToC Title
\renewcommand{\abstractname}{}				% Überschrift Abs.
\linespread{1.1}					% Zeilenabstand
\input{jsondef.tex}				% Define JSON Language
\lstset{							% Listing Settings
breaklines=true,					% Wrap
commentstyle=\color{mygreen},	% Comment Color
showstringspaces=false,			% Show _ Space
extendedchars=true,				% Umlaute
keywordstyle=\color{blue},		% Keywords
tabsize=3,						% Tabs in Spaces
stringstyle=\color{orange},		% String color
basicstyle=\normalfont\ttfamily,	% Font
numbers=left,					% Numberside
numberstyle=\scriptsize,			% Numbersize
stepnumber=1,					% Linenumbering
numbersep=8pt,					% Margin Right
frame=lines,						% Line top/bottom
backgroundcolor=\color{background},	% Background Color
}
\usetikzlibrary{shapes,arrows}	% For Flow Diagram
\bibliography{quellen}
% Ende Einstellungen

% Sprachdefinition
\lstdefinelanguage{grads}{
 keywords=[0]{
   while, endwhile, if, endif, function, return,
 },
 keywords=[1]{
   substr, subwrd
 },
 morestring=[b][\color{orange}]{"},
 morestring=[b][\color{red}]{'},
 morecomment=[l]*,
 sensitive=true,
 breaklines=true,
 extendedchars=true
}
% Ende Sprachdefinition

% Shortcuts
\newcommand{\jf}{<NAME> }
\newcommand{\vs}{ViSys}
\newcommand{\mb}{<NAME>}
\newcommand{\sw}{<NAME>}
\newcommand{\re}{Dr. <NAME>}
\newcommand{\tw}{<NAME>}
\newcommand{\thema}{Personalisierte Datenverarbeitung\\und Visualisierung von Wetterprognosedaten}
\newcommand{\pyvidir}{../../Code/PyVi/}	% Relativ zu auvi/Latex/Lernleistung
\newcommand{\demodisdir}{../../Code/Anzeige/ort/}
% Ende Shortcuts

% Variablen
% ...
% Ende Variablen

% Eigene Befehle
\newcommand{\link}[1]{\textcolor{link}{\url{#1}}}	% Format Links
\newcommand{\jftree}{\input{jftree.tex}}	% Draw JF Tree
% Ende Eigene Befehle

\begin{document}

% Titelseite
\pagestyle{empty}
\title{\includegraphics[scale=.34]{imgs/auvi_white.png}\\\thema}
\author{Schüler:\\\mb\\\sw \and Projektbetreuer:\\\re\\\tw}
\maketitle
% Ende Titelseite

% Inhaltsangabe
\pagestyle{empty}
\tableofcontents
\thispagestyle{empty}
\pagestyle{plain}
\newpage
% Ende Inhaltsangabe

\begin{abstract}
\jftree
Mit \textbf{AuVi} bezeichnen wir eine Gruppe von verschiedenen Projekten unter der Leitung von <NAME>. Die Projektarbeit findet von <NAME> und <NAME> statt. Unser zentrales Projekt gibt unserer Arbeit ihren Namen. AuVi steht für Automatisierte Visualisierung von meteorologischen Daten, dem Projekt mit dem wir an verschiedensten \jf Wettbewerben teilnahmen. Dieses ermöglicht einem Nutzer über eine Website oder App eine Wetterprognose für jeden beliebigen Punkt auf der Erde mit über 50 verschiedenen Parametern abzufragen. Diese Prognose kann bis zu zehn Tage in die Zukunft abgegeben werden.\\
Später wurde unsere Projektarbeit um eine Partnerschaft mit Makanya erweitert. So entstand Makanya.com, eine Website um einen Austausch zwischen deutschen und tansianischen Schülern zu ermöglichen.\\
Der letzte teil unseres Projektes ist das Weather Monitoring System rund um Kühlungsborn. Dieses umfasst eine Reihe von Bildschirmen die Wetterdaten sowie aktuelle Informationen anzeigen. Gleichzeitig wird das System allerdings auch von der Schule genutzt um Informationen im Foyer anzuzeigen.\\
All diese Teilprojekte sind natürlich auch mit Öffentlichkeitsarbeit verbunden.
\end{abstract}


\section{Auvi}

\subsection{Programm} % AuVi
Um Verwechslungen zu verhindern benennen wir das Programm, welches wir unter AuVi entwickelt haben ,,\vs ''. \vs\ steht für Visualisierung System und ist in verschiedenen Versionen lauffähig. Die Aufgabe von \vs\ ist es auf eine Datenquelle zuzugreifen und nach abgespeicherten Parametern die Rohdaten in Grafiken umzuwandeln. Dabei wird von uns sehr viel Wert darauf gelegt, dass das Erstellen der Grafiken möglichst abstrakt behandelt wird, damit der Nutzer sehr großen Einfluss auf das Design und den Inhalt der Grafiken nehmen kann.

\subsection{Meteorologie} % AuVi

\subsubsection{Prognosetheorie} % AuVi Meteorologie
Die Meteorologie gehört zu den Naturwissenschaften. Sie liefert die Voraussetzungen um eine Wettervorhersage erstellen zu können. Unter einer Wetterprognose versteht man die Vorhersage eines Zustands der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Gebiet. Es wird nicht nur das Wetter in Bodennähe betrachtet, sondern auch Wettererscheinungen in höheren Schichten der  Erdatmosphäre.
\\
Das Wetter lässt sich durch entsprechende Naturgesetze beschreiben. Das ist für die Prognose essentiell wichtig. Der Grundgedanke einer solchen Prognose besteht darin, aus einem bereits vergangenen und dem aktuellen Zustand der Atmosphäre einen Zustand in der Zukunft abzuleiten. Dazu werden die bekannten physikalischen Regeln angewendet. In mathematischer Hinsicht werden diese physikalischen Regeln von nichtlinearen Gleichungen beschrieben. Das bedeutet, dass bereits die kleinste Änderung im Ausgangszustand das Ergebnis der Rechnung relativ groß verändern kann.%[1]

\subsubsection{Prognosen per Hand} % AuVi Meteorologie
Was muss man über die aktuelle Situation wissen um per Hand eine Prognose zu erzeugen?
Es gibt einen Unterschied zwischen der manuellen oder auch synoptischen Wettervorhersage und einer numerischen Wettervorhersage. In der synoptischen Meteorologie ist ein System aus Beobachtungsstationen nötig, die gleichzeitig Wetterbeobachtungen nach einem einheitlichen Verfahren durchführen. Die Stationen messen unter anderem Parameter wie: Luftdruck, Luftdruckänderung während der letzten drei Stunden, Lufttemperatur, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Taupunkt, Wolkenart, Höhe der Wolkenuntergrenze, Bedeckungsgrad, Sichtweite, Niederschlagsmenge und Niederschlagsart. Es wird zwischen Bodenbeobachtungsstationen, die Daten in der Nähe der Bodenoberfläche sammeln und aerologischen Beobachtungsstationen, die Daten aus bis zu 30km Höhe liefern unterschieden. Es werden auch Daten von mobilen Messstationen, wie Bojen und Flugzeugen verwendet. Wettersatelliten und Fernerkundungssystem (wie Wetterradar, Blitzortungssysteme, LIDAR, SODAR) könne auch als Datenquelle dienen. Die gesammelten Daten, die den Wetterzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt beschreiben, werden in Wetterkarten eingetragen. (zum Beispiel Bodenwetterkarten) Mit Hilfe der eingetragenen Daten werden die Wetterverhältnisse analysiert und Wettervorhersagen erstellt. Zusätzlich dazu werden die gesammelten Daten von numerischen Vorhersagemodellen als Ausgangszustand verwendet. %[2]
\\
Numerische Wettervorhersagen sind rechnergestützt. Der Zustand der Atmosphäre zu einem späteren Zeitpunkt wird aus dem Zustand der Atmosphäre zu einem gegebenen Anfangszeitpunkt berechnet. Dabei werden relevante Gleichungen numerisch gelöst (Navier-Stokes-Gleichung, thermische Zustandsgleichung idealer Gase, erster Hauptsatz der Thermodynamik, Kontinuitätsgleichung). Bei solchen numerischen Vorhersagemodellen wird das betrachtete Gebiet in Gitterzellen unterteilt. Für jeden Bereich werden dann die Parameter errechnet. Relevante physikalische Größen sind vor allem Temperatur, Luftdruck, Dichte, Windrichtung und Windgeschwindigkeit. Es wird zwischen Global- und Lokal- oder Ausschnittsmodellen unterschieden. Aufgrund des großen Aufwands die Daten zu errechnen, werden Supercomputer verwendet.

\subsubsection{Voraussetzung für Datenprognosen} % AuVi Meteorologie

\subsection{Datenquellen} % AuVi

\subsubsection{Quellenvergleich} % AuVi Datenquellen
Da wir nun dargestellt haben, dass es für uns nicht möglich ist unsere eigenen Daten zu generieren, zeigen wir nun welche Quellen die benötigten Daten zur Verfügung stellen. Der Nutzer kann selbst zwischen den verschiedenen Datenquellen wählen, die angeboten werden. Die angebotenen Datenquellen können über die GUI gewählt werden.

Wir werden über eine GUI\footnote{\textit{Graphical User Interface} engl. IT. für grafische Benutzeroberfläche} dem Nutzer anbieten zwischen verschiedenen Datenquellen zu wählen. Diese werden wir auch statistisch vergleichen.
Grafik: Übersicht über Quellen (Alle die direkt über das Programm angeboten werden)
Programm kann um weitere erweitert werden.
Auswahl NOAA, GFS.\cite{noaa}
% Viel mehr Parameter, Daten bei NOAA oc DWD


\subsubsection*{Wetterdienst} % AuVi Datenquellen
%Grafik: Diagramm der Genauigkeit \\
Der Deutsche Wetter Dienst ist unter dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. \cite{bmvi}
Der DWD bietet ebenfalls Wetterdaten an, die allerdingst kostenpflichtig sind. Das Angebot ist unterteilt in ,,Aktuelles Wetter, Vorhersagen'' und ,,Vergangenes Wetter, Klimainfos''. Im Bereich ersten Bereich gibt es den Unterpunkt ist zum Beispiel Seewetter. Es wird ein Kurzfrist-Seewetterbericht, Küstenwetter in Zeitreihenform und ein Mittelfrist-Seewetterbericht für 48h für je 2,50 Euro angeboten. Wenn man aus dieser Quelle alle zwei Tage eine Wetterprognose bezieht - welche im Parameter stark eingeschränkt ist - belaufen sich die Kosten auf $\approx 230$ Euro Diese Wetterdaten können dann zum Beispiel für die Seefahrt genutzt werden. Ein anderer Unterpunkt ist Flugwetter. Dort gibt es Einjahresangebote für circa 80 Euro und Lehrfilmreihen für circa 150 Euro. Diese dienen als Dokumentation. Die Nutzer dieser Leistungen sind vermutlich größere Flughäfen. Ein weiterer Bereich in dem Jahresabos und Monatsabos angeboten werden, ist Agrarwetter. Die Kosten dafür belaufen sich auf 20 bis 120 Euro. Der wohl interessanteste Unterpunkt ist Straßenwetter. Da werden einmalige Informationen für allgemeine Wettervorhersagen für Straßen (4,40 Euro), für detaillierte Gebietswettervorhersagen für Straßen (4,40 Euro) und für Straßenwettervorhersagen für eine Stadt (5 Euro) dargeboten. \\
Im zweiten Bereich gibt es die genaueren Eingrenzungen ,,Deutschland - Allgemein'', ,,Deutschland - Speziell'' , ,,Global'' und ,,Geburtstagswetterkarte''.
\cite{dwd-shop}
Diese Daten sind für uns allerdings nicht relevant, weil sie in der Vergangenheit liegen. \\
Da diese Quelle sich auf lange Zeit für uns als zu kostspielig herausgestellt hätte, und auch die Datenmenge nicht für jeden Punkt der Erde definiert ist, war für uns frühzeitig klar, dass wir uns eine alternative Quelle suchen mussten.

\subsubsection*{NOAA Global Forecast System} % AuVi Datenquellen
Das Global Forecast System (GFS)  ist ein Modell, das mathematisch Parameter errechnet.Es ist also ein numerisches Vorhersagemodell. Die dazu benötigten Daten bezieht es aus einem Netz von Wetterstationen, die sowohl an Land als auch im Wasser und in der Luft Messungen durchführen. Mit diesen gemessenen Daten werden mithilfe von geophysikalischen Gesetzen weitere Daten errechnet. So wird in einem Abstand von 13,5km je ein Wert ermittelt. Diese Daten werden als große Datensätze kostenfrei auf der Webseite \link{http://mag.ncep.noaa.gov/} \cite{ncep}  zur Verfügung gestellt.\\
Im Verlauf unserer Arbeit verglichen wir verschiedene Quellen. Auch wenn wir die Möglichkeit haben unter Angabe des Links mit einer Einstellung eine andere Quelle zu benutzen haben wir uns für das GFS als Haupt- und Standartquelle entschieden. Das GFS ist zuverlässig und gut dokumentiert, was uns die Einarbeitung erleichterte. Zudem bietet NOAA verschiedenste Varianten des GFS-Models an, somit können wir stark mitbestimmen welches Datenformat wir benutzen. Die Daten liegen in verschiedenen zeitlichen und räumlichen Auflösungen vor.
% TODO Auflösungen heraussuchen http://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/
% TODO Richtige Quelle http://opendap.nccs.nasa.gov:80/dods/GEOS-5/fp/0.25_deg/fcast/tavg1_2d_slv_Nx.latest
% TODO Quellenvergleich http://opendap.nccs.nasa.gov/dods/
% TODO Dokumentation Formate, wir nutzen GRIB2 (http)
% TODO Diagramm der Genauigkeit

\subsubsection{Datenverfügbarkeit} % AuVi Datenquellen
Wie weit in die Zukunft können die Quellen schauen. Wodurch sind sie begrenzt, Wie oft muss man die Daten generieren und abrufen?
Grafik: Diagramm der Zukunftsdaten

\subsection{Entwicklung} % AuVi

\subsubsection{Wahl der Umgebung}\label{sec:ent} % AuVi Entwicklung
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\subsubsection{Methodik} % AuVi Entwicklung
%wer wann wie wo
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