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transcript
Hybrides probabilistisches Vorhersageschema für postfrontale
Schauerniederschläge
Tanja Weusthoff, Thomas Hauf
Institut für Meteorologie und Klimatologie
Leibniz Universität Hannover
PQP- Workshop Bonn, 23.Oktober 2006
• Kaltluftsektor hinter einer Kaltfront postfrontales Gebiet• Relativ homogene, zellulare Struktur auf Satelliten- und Radarbild erkennbar• Räumliche Struktur durch einfache analytische Gesetzmäßigkeiten beschreibbar
(Theusner, 2006)• Einteilung der Regengebiete anhand Maximazahl (Ein-, Mehrzeller), Cluster
multi cellsingle cell
Beobachtung
Cluster = abgeschlossenes Regengebiet im Radarbild, das ein oder mehrere Maxima der Reflektivität / Regenraten enthält
PC-Komposit, 09. Mai 1997, 13:15 UTC
NOAA AVHRR, 09. Mai 1997, 13:18 UTC
1. Analyse postfrontaler Schauer und Ableitung von Gesetzmäßigkeiten (z.B. Verteilungsfunktionen, Flächenverteilung)
2. Verbesserung des Verständnisses der Struktur und Entwicklung von Schauern
3. Entwicklung eines Vorhersageschemas für postfrontale Schauerniederschläge:• Deterministische Vorhersage der forcierenden synoptischen Bedingungen
Bestimmung des Regengebietes
• Probabilistische Vorhersage verschiedener statistischer Größen (z.B. Anzahl der Regengebiete, gesamte beregnete Fläche, Gebietsniederschlag, Wahrscheinlichkeit des Auftretens lokalen Niederschlags ...)
4. Validation von DWD Vorhersagen ( Wird die Schauerstruktur von hoch auflösenden Modellen richtig wiedergegeben?)
Zielsetzung
Auszug aus den Ergebnissen
aus …
Ergebnisse
1. … der Analyse der geometrischen Struktur
2. … der Analyse der Regenraten
Häufigkeitsverteilung der Maximazahl Größenverteilung
1. Analyse der geometrischen Struktur
Räumliche Verteilung innerhalb Deutschlands•z.B. der mittleren Clustergröße
• Selbstähnliche Verteilung über ganzen Tag: b = constant
• Variation von Tag zu TagLognormalverteilung für jede Maximazahl
Homogene Verteilung bis auf Küste und Mittelgebirge
Potenzgesetz:
N(p) = N0 pb
Durchmesser des der Fläche entsprechenden aquivalenten Kreises
Maximazahl
Ein
zell
er
Se
ch
sze
lle
r
Methode 1:
Verfolgung der einzelnen Cluster
Tracking
2. Analyse der Regenraten
Bsp. Einzelzelle
35 min
Ergebnis:
Informationen über die zeitliche Entwicklung konvektiver Schauer,
Lebenszyklus und Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Clustern
single cellmulti cell
RZ-Komposit, 24. September 2004, 10:15 UTC
2. Analyse der Regenraten
Methode 1:
Verfolgung der einzelnen Cluster
Tracking
Methode 2:
Analyse der Momentanaufnahmen der
Niederschlagsraten hinsichtlich Verteilung,
Tagesgang etc.
Methode 2. Analyse der Momentanaufnahmen
rr ~ p²
rr ~ p
Einzeller Zweizeller
…
Fünfzeller
Die Regensumme jeder einzelnen Zelle wächst ~ p die Regensumme des gesamten Clusters wächst ~ p²
Methode 2. Analyse der Momentanaufnahmen
p = 1 bis 10
Die Regensumme jeder einzelnen Zelle wächst nicht die Regensumme des gesamten Clusters wächst ~ p
p > 10
Verstärkung der Effektivität der einzelnen Zellen durch Zusammenschluss
Keine weitere Verstärkung der Effektivität der einzelnen Zellen
aa ~ p²
aa ~ p
Methode 2. Analyse der Momentanaufnahmen
Ausblick
• Analytische Beschreibung der Gesetzmäßigkeiten• Analytische Beschreibung der (zeitlichen) Entwicklung konvektiver Zellen
unter Einbeziehung der Regenraten
• Untersuchung des synoptischen Einflusses auf die statistischen Eigenschaften Diplomarbeit
• Kombination der bisherigen Erkenntnisse zur Erstellung des Vorhersagemodells
• Test des Vorhersageschemas
• Vergleich der Ergebnisse der Analyse mit den Messungen aus COPS • Validierung von Modellvorhersagen• Gegebenenfalls Einbindung des Vorhersageschema in die Testumgebung
von Ninjo
Veröffentlichungen: Weusthoff, 2005 (Diplomarbeit): „Beiträge zur Entwicklung eines stochastischen Niederschlagsmodells zur Simulation
postfrontaler Schauer“Weusthoff, 2006 (Paper in Vorbereitung): „Development of convective shower cells under post-frontal conditions“Theusner, 2006 (Dissertation in der Endphase): „An investogation on small scale precipitation structures“
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Tanja Weusthoffweusthoff@muk.uni-hannover.de