10. Übung: Wettervorhersage
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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 bung wettervorhersage

10. Übung: Wettervorhersage

  • Nächste Übung:

  • Donnerstag, 19.12.2013, 14:00 MEZ

  • Listen

  • Anwesenheitsliste

  • Einteilung Wetterbesprechung

  • Wettervorhersage

  • Bsp. zur Wettervorhersage


10 bung wettervorhersage

METSYN-Seminar: Wetterbesprechung

  • Donnerstag-Termin

  • Freitag-Termin


10 bung wettervorhersage

Wetterbesprechungen am 09. & 10. Januar 2014

  • Ablauf der Wetterbesprechung

  • Wetteranalyse 1+2+3

  • Sonderaufgabe 3+2+1

  • Aktuelle Wetterlage 1, Vorhersage 1+2+3


10 bung wettervorhersage

  • 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.


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

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


10 bung wettervorhersage

500 hPa

850 hPA

Boden

Boden

  • Vorhersagekarten (36 h Vorhersage für 29.04.2006 12 UTC)


10 bung wettervorhersage

  • 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.


10 bung wettervorhersage

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 bung wettervorhersage

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.


10 bung wettervorhersage

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


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • ECMWF Ensemble-Prognose: Bonn vom 26.04.2006 00 UTC


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • Literaturtipp: Operational Weather Forecasting

Autoren. Peter Michael Inness, Steve Dorling

Veröffentlichung. Januar 2012

Inness & Dorling (2012)

Bibliotheks-Signatur

N-INN


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • Analyse der Wetterlage

c) Wo erstreckt sich in etwa die Polarfront (Begründung!)?

A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • Analyse der Wetterlage

f) Wo befinden sich Fronten, Konvergenzlinien?

A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • 60 h Vorhersage: 500 & 850 hPa

Welche Temperatur ist über Madrid in 850 hPa und 500 hPa zu erwarten?


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

  • 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


10 bung wettervorhersage

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!)?


10 bung wettervorhersage

  • Übungsaufgaben:

  • zu bearbeiten bis Donnerstag, den 19.12.2013

  • Übungsaufgabe: 60 h Vorhersage

  • Besprechung der Analyse der Wetterlage vom 09.-12.01.2006


10 bung wettervorhersage

  • Wetterbeobachtungen: Lindenberg 08.-11.01.2006

A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008


10 bung wettervorhersage

  • Radiosondenaufstieg: Lindenberg 09.01.2006 12 UTC

A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008


10 bung wettervorhersage

  • Wetterbeobachtungen: Thorshavn 09.-12.01.2006

A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2007/2008


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