zielsetzung von stampf :
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Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Zielsetzung von STAMPF:
Ist eine skalenabhängige Evaluierung der Niederschlagsvorhersagen der COSMO-DE/EU Modelle unter Verwendung dynamischer und statistischer Parameter mit Berücksichtigung
von Wolkeneigenschaften.
Antragsteller: U. Cubasch, P. Névir, E. Reimer
Mitarbeiter: A. Claußnitzer, I. Langer
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
ARBEITSPAKET I
Entwicklung einer Modell unabhängigen Nieder-schlagsanalyse zur Modell-Verifikation unter Ein-beziehung von Wolkentypen abgeleitet aus MSG-Daten und der GOP-Daten. Erstellung einer hochaufgelösten Niederschlagsanalyse für Berlin
aus 5min Daten. ARBEITSPAKET II
Identifikation der physikalischen Prozesse, die für die Defizite in der QPF verantwortlich sind, unter Verwendung theoretischer Konzepte.
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
ARBEITSPAKET IVorhersage Fehler (MAE) des konvektiven und skaligen
Niederschlags in der Vorhersage vom LM und FUB-7 km Analyse/ Vergleich COSMO-DE
Workstep: Berechnung des MAE für COSMO-DE/EU Vorhersagen für 2007 unter Einbeziehung der GOP-Daten.
Deutschland, Sommer: 2004/2007
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Hochaufgelöste Niederschlagsanalyse für Berlin: 500m
Stationsdaten vom:
- Deutscher Wetterdienst,
- Berliner Wasserbetriebe,
- Stadtmessnetz (FU- Berlin)
Niederschlagsmessungen:
• 75 Stationen (1 Std.)
• 57 Stationen (5 min.)
Ziel: Analyse konvektiver Niederschlagsereignisse
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Ergebnis: Durch die Darstellung des Pareto-exponenten werden Extremniederschläge besser erfasst. .
Pareto exponent
Hochaufgelöste Niederschlagsanalyse für Berlin: 500m/5min
Jahressumme: 2002
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Θ= Potentielle TemperaturB= Bernoulli-FunktionΠ= Ertels Potentielle Vorticity
Prozessorientierter Evaluationsparameter
)z,y,x(
),B,(1DSI
DSI = 0 stationär, adiabatisch, reibungsfrei, trocken
DSI ≠ 0 instationär, diabatisch, reibungsbehaftet, feucht
Ergebnis: Niederschlag korreliert gut mit dem DSI
ARBEITSPAKET II
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Korrelation zwischen I DSI I, COSMO-DE und der FUB-Niederschlagsanalyse (Mittelwerte für Deutschland)
Workstep: Berechnung der Korrelation zwischen |DSI| und Nieder-schlag für das Jahr 2007 unter Verwendung der GOP-Daten für Deutschland. Vergleich der beiden Modelle COSMO-DE/-EU.
Sommer 2007 (JJA)
COSMO-DE, 24h forecast
FUB-Analysis
PrecipitationCOSMO-DE
PrecipitatonFUB-Analysis
Absolute value: |DSI|COSMO-DE
S: 0.88W: 0.89
S: 0.71W: 0.67
S: 0.58W: 0.62
20072006/07
DSIRR
RRDSI
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Vertikal-Integral des |DSI| als „Dynamische Wolke“: IOP 9
Ergebnis: In der COSMO-DE Auflösung von 2.8 km große Konvektions-zellen können im Vertikal-Integral des IDSII sichtbar gemacht werden. Workstep: Berechnung des DSI für verschiedene konvektive Fälle der IOP im Vergleich mit Beobachtungen. Frage: Welche vertikale Mittelung des DSI gibt die beste Korrelation mit dem beobachteten Niederschlag ?
IOP 9
IOP-9
20.07.2007
14 UTCPrecipitation Radar (DWD) I DSI I-Integral: 3-7 km
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
Theorie: Niederschlagsbänder und Enstrophiekaskade
Workstep: Testen der Hypothese, dass die typische Elongation der Niederschlagsbänder mit der direkten Kaskade (zu kleinen Skalen) der Ertelschen potentiellen Enstrophie auf isentropen Flächen verbunden ist. Methode: Vergleich der berechneten Spektren auf isentropen Flächen von kinetischer Energie, Enstrophie, Niederschlag als Funktion der Wellenzahl.
2D Vorticity-Gleichung (bekannt) 3D primitive Gleichungen (neu)
Enstrophie
Kaskade
Frage: Gibt es eine direkte Kaskade der Ertelschen potentiellen Enstrophie zu kleinen Skalen auf Isentropen Flächen?
Stromfunktion
Vorticity
Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting
(STAMPF / FU-Berlin)
DSI Bestimmung aus Beobachtungsdaten für IOP-Fallstudien
Wind, Temperatur und Geopotential in 1 km Auflösung
Projekt-Vernetzung Was liefern wir:
Hochaufgelöste FUB-Niederschlagsanalyse von Berlin (500m) im Rahmen der GOP- 2007.
Kooperationen:
Quest (Fischer): Vergleich der FUB-Niederschlagsanalyse mit den Resultaten des Tracking von konvektiven Wolkensystemen.
Hense: Vergleich der verschiedenen Interpolationsmethoden für 2007Was brauchen
wir:
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