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10. Übung: Wettervorhersage

10. Übung: Wettervorhersage. Nächste Übung: Donnerstag, 19.12.2013, 14:00 MEZ Listen Anwesenheitsliste Einteilung Wetterbesprechung Wettervorhersage Bsp. zur Wettervorhersage . METSYN-Seminar: Wetterbesprechung. Donnerstag-Termin. Freitag-Termin.

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10. Übung: Wettervorhersage

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Presentation Transcript

  1. 10. Übung: Wettervorhersage • Nächste Übung: • Donnerstag, 19.12.2013, 14:00 MEZ • Listen • Anwesenheitsliste • Einteilung Wetterbesprechung • Wettervorhersage • Bsp. zur Wettervorhersage

  2. METSYN-Seminar: Wetterbesprechung • Donnerstag-Termin • Freitag-Termin

  3. Wetterbesprechungen am 09. & 10. Januar 2014 • Ablauf der Wetterbesprechung • Wetteranalyse 1+2+3 • Sonderaufgabe 3+2+1 • Aktuelle Wetterlage 1, Vorhersage 1+2+3

  4. Wettervorhersage • Die Vorhersage des Wetters ist für viele Bereiche notwendig (z. B. Verkehr, Landwirtschaft, Tourismus,...). • Die Atmosphäre stellt ein hydrodynamisches System dar, welches in physikalische Gleichungen gefasst werden kann. Mit sog. partielle Differenzialgleichungen kann der Zustand der Atmosphäre beschrieben werden. Für eine exakte Wettervorhersage ist die Kenntnis über den genauen Anfangszustand notwendig als auch die Lösungen der Differenzialgleichungen. Ungenauigkeiten in der Vorhersage treten auf, da der Zustand der Atmosphäre nicht genau feststellbar ist. Der sog. „Schmetterlingseffekt“ beschriebt, dass kleine Unterschiede im Anfangszustand zu einem späteren Zeitpunkt große Unterschiede in der Vorhersage verursachen. Des Weiteren können die notwendigen Lösungen der Gleichungen nur mit numerischen Näherungs-verfahren und mit Hilfe von Parametrisierungen gelöst werden kann. • 100 %-ig sicher ist eine Wettervorhersage deshalb nie und deren Zuverlässigkeit verliert sich je nach Wetterlage und gestellten Anforderungen bereits nach wenigen Tagen.

  5. Prognosemodelle • ECMWF: „European Center for Medium-Range Weather Forecasts“ • GFS: „Global Forecast System“ des amerikanischen Wetterdienstes • GME: Globalmodell des Deutschen Wetterdiensts (DWD) • LM: Lokalmodell des DWD • UKMO: „United Kindom Model“ des UK MetOffice • JMA: Globalmodell der „Japan Meteorological Agency“ • GEM: Globalmodell des kanadischen Wetterdienstes • NOGAPS: „Navy Operational Global Atmospheric Prediction System“ des amerikanischen "Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center" • Wettervorhersage im Internet • www.wetteronline.de • www.wetterzentrale.de • www.wetter3.de

  6. Nordhemisphäre Südhemisphäre • Entwicklung derVorhersagegüte 500 hPa: Anomalie-Korrelation der Vorhersage des Geopotenzials Tag 3 Tag 5 Tag 7 Tag 10 Jahr Quelle: http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=12878&page=23basierend auf Simmons, A. J. und A. Hollingsworth, 2002: Some aspects of the improvement in skill of. numerical weather prediction. Q. J. Roy. Meteor. Soc.,128, 647-677. • verbesserte Wettervorhersage seit 1980 • häufige und bessere Assimilation von Satellitenbeobachtungen • deutliche Steigerung der Genauigkeit in Südhemisphäre

  7. 500 hPa 850 hPA Boden Boden • Vorhersagekarten (36 h Vorhersage für 29.04.2006 12 UTC)

  8. Ensemble-Prognosen • Mit Hilfe von sog. Ensemble-Prognosen ist eine Abschätzung der Vorhersagegüte möglich. • Die Wettervorhersage ist stark vom Anfangszustand abhängig, der nicht exakt bekannt ist. Deshalb werden mehrereSimulationen des Wettergeschehens mit unterschiedlichen Anfangsbedingungen gestartet. Die Anfangsbedingungen werden dabei vor allem in den Regionen verändert in denen Luftmassen ihren Ursprung haben bzw. in denen atmosphärische Wellen zu wachsen beginnen. Des Weiteren wird die Auflösung der Modellsimulationen variiert, um deren Einfluss auf die Prognose abzuschätzen. • Das Ergebnis der vielen Modellläufe ist ein Satz von Vorhersagen (ein sog. Ensemble), welche sich mehr oder weniger deutlich von einander unterscheiden. Zeigen die unterschiedlichen Modellläufe zu bestimmten Zeitpunkten gleiche Atmosphärenzustände, dann ist die Vorhersage recht sicher. Große Abweichungen signalisieren jedoch, dass eine Vorhersage nicht möglich ist. Aus dem zeitlichen Verlauf kann festgestellt werden ab wann eine Vorhersage unsicher wird.

  9. 516 516 552 552 576 576 168 hVorhersage für 05.05.2006 06 UTC Quelle: Wetterzentrale 24 hVorhersage für 29.04.2006 06 UTC Quelle: Wetterzentrale • GFS-„Spaghetti“-Plots In den sog. „Spaghetti“-Plots werden ausgewählte Isohypsen (im Bsp. 516, 552 und 576 gpdam in 500 hPa) mehrerer Ensembleläufe gleichzeitig dargestellt. Erzeugen die verschiedenen Läufe in etwa eine gleiche Vorhersage, dann liegen die gleichen Isohypsen nahe zusammen. In diesem Fall kann der Prognose vertraut werden.

  10. Maximaler Wert aller Ensemblewerte Minimaler Wert 90 % der Ensemblewerte 10 % der Ensemblewerte 25 % der Ensemblewerte Median 25 % der Ensemblewerte • Ensemble-Prognosen des ECMWF Bemerkung: In atmosphärischen Modellen werden meteorologische Variablen durch Kugelflächenfunktionen dargestellt. Die Kugelflächenfunktionen werden wiederum mittels Fourierreihen angenähert, wobei ab einem bestimmten Fourierkoeffizienten abgebrochen (Engl.: „truncation (T)“) wird.

  11. highest value lowest value • Box-Whisker-Plot upper quartile = third quartile = 75th percentile median (median quartile = second quartile = 50th percentile) lower quartile = first quartile = 25th percentile

  12. Ensemble-Prognosen des ECMWF • Globales meso-skaliges ECMWF-Modell (Stand 2006): • L799L91 (deterministischer Lauf) • T399L62 (51 Ensemble-Läufe; 50 Läufe mit gestörten Anfangsbedingungen und 1 Lauf ohne Störung) Ensemble Prognosen mit variabler Auflösung (Stand 2006/2007): • ab Tag 10: T255L62 bis zum Tag 15 • wöchentlich: Monats-Ensemble-Vorhersagen (ab Tag 10: Kopplung mit Ozean) Untch, A., M. Miller, M. Hortal, R. Buizza und P. Janssen, 2006: Towards a global meso-scale model: The high-resolution system TL799L91 and TL399L62 EPS. ECMWF Newsletter,108, 6-13. Buizza, R., J.-R. Bidlot, N. Wedi, M. Fuentes, M. Hamrud, G. Holt, T. Palmer und F. Vitart, 2006: The ECMWF Variable Resolution Ensemble Prediction System (VAREPS). ECMWF Newsletter,108, 14-20. http://www.ecmwf.int/products/data/operational_system/evolution/evolution_2010.html I www.ecmwf.int/publications/newsletters/pdf/108.pdf

  13. ECMWF Ensemble-Prognose: Bonn vom 26.04.2006 00 UTC

  14. DWD-Meteogramm: Essen Winde Temperatur in 2 m Temperatur in 850 hPa Temperatur in 500 hPa + 10°C Bedeckung Wolken signifikantes Wetter Druck Niederschlag A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  15. Literaturtipp: Operational Weather Forecasting Autoren. Peter Michael Inness, Steve Dorling Veröffentlichung. Januar 2012 Inness & Dorling (2012) Bibliotheks-Signatur N-INN

  16. Analyse der Wetterlage a) Beschreibe mit Hilfe der 300 und 500 hPa Karte sowie der Bodenanalyse die generelle Wetterlage, ist sie zonal oder meridional geprägt (Begründung!)? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  17. Analyse der Wetterlage b) Wo befinden sich lange und kurze Rossby-Wellen? In welche Richtung verlagern sich diese voraussichtlich? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  18. Analyse der Wetterlage c) Wo erstreckt sich in etwa die Polarfront (Begründung!)? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  19. Analyse der Wetterlage d) Hat sich kalte Luft von der Höhenströmung abgelöst? Handelt es sich dabei um einen Kaltlufttropfen oder Cut-Off (Begründung!)? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  20. Analyse der Wetterlage e) Wo befinden sich Tief(Hoch)druckgebiete? Wie sind Tief(Hoch)druckgebiete im Vergleich zur Höhenkarte lokalisiert? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  21. Analyse der Wetterlage f) Wo befinden sich Fronten, Konvergenzlinien? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  22. 60 h Vorhersage: 500 & 700 hPa a) Wo über Europa entstehen möglicherweise Schauer und Gewitter? Wo ist die Wetterlage stabil (Begründung!)? b) Ist über Deutschland mit Niederschlag zu rechnen (Begründung!)? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  23. 60 h Vorhersage: 500 & 850 hPa Welche Temperatur ist über Madrid in 850 hPa und 500 hPa zu erwarten?

  24. 60 h Vorhersage: Meteogramm d) Welche Temperatur tritt am Gitterpunkt Essen voraussichtlich in 2 m, 850 hPa und 500 hPa auf? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  25. 60 h Vorhersage: 500 hPa „Spaghetti“-Plot e) In welchen Regionen ist die Vorhersage für das Geopotenzial in 500 hPa sicher, wo ist sie weniger sicher? A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  26. f) Bis zu welchem Zeitpunkt kann laut der ECMWF-Ensemble-Vorhersage am Gitterpunkt Bonn die Temperatur, die Wolkenbedeckung und der Niederschlag relativ zuverlässig vorhergesagt werden (Begründung!)?

  27. Übungsaufgaben: • zu bearbeiten bis Donnerstag, den 19.12.2013 • Übungsaufgabe: 60 h Vorhersage • Besprechung der Analyse der Wetterlage vom 09.-12.01.2006

  28. Wetterbeobachtungen: Lindenberg 08.-11.01.2006 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  29. Radiosondenaufstieg: Lindenberg 09.01.2006 12 UTC A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

  30. Wetterbeobachtungen: Thorshavn 09.-12.01.2006 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008

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