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QUEST
Projektpartner Susanne Crewell, Thorsten Reinhardt, Universität zu Köln (IGMK) Jürgen Fischer, Stefan Stapelberg, FU Berlin (FUB) George Craig, Martin Hagen, N.N., DLR Felix Ament, N.N., Universität Hamburg (UHH) Axel Seifert, Deutscher Wetterdienst (DWD) Nicole van Lipzig, Katholieke Universiteit Leuven (KUL), Belgien
Quantitative evaluation of regional precipitation forecasts using
multi-dimensional remote sensing observations
Beitrag zu folgenden Zielen des SPP I. Identifikation der für die Defizite verantwortlichen physikalischen und
chemischen Prozesse bei der QNV II. Bestimmung und Ausschöpfung der Potenziale vorhandener und neuer
Daten und Prozessbeschreibungen zur Verbesserung der QNV
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- Fernerkundungsdaten, die zur Zeit in der Routineverifikation (noch) nicht genutzt werden
- Radar-/Satelliten-Beobachtungen in räumlicher Auflösung ähnlich zu NWV
- polarimetrisches Radar & Millimeter-Radiometrie für Hydrometeore
- Lebenszyklus von Wolken und Niederschlagszellen (Modell/Realität)
Evaluierung mesoskaliger Vorhersagen von Variablen des hydrologischen Zyklus
Kombination (detaillierter) Fallsstudien und Langzeit-Modellevaluierung
Identifikation systematischer Modellfehler
Untersuchung der Modellphysik, Zuordnung von Modellfehlern zur Modell-Behandlung spezifischer Prozesse
QUEST: Strategie
Vorhersagen
General Observation Period GOP
Beobachtungen
Vorwärts-
Operator Retrieval
MODIS LM MESO-NH MM5MODIS LM MESO-NH MM5
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Fallstudien vs Langzeit-EvaluierungF
alls
tud
ien
La
ng
zeit
-Ev
alu
ieru
ng
+ Detailierte Analysis
+ Formulation of hypothesis
+ Tool development
- Low significance
- Subjectively chosen cases
+ Sensitivity runs feasible /physical explanation
+ High significance
- Difficult to indentify physical mechanism
- Automated analysis
+ Objective selection of cases
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Fallstudien3.8.2006 11 UTC
Pfeifer et al., 2008
COSMO-DE
MSG
COSMO-DE
AMSU
TB @ 150 GHz
Uhrzeit des TB10.8-Minimums
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Wolkenoberkante aus COSMO-DE, verschiedene Methoden (1)
Bedeckungsgrad-Schwellwert (skalige und subskalige Wolken berücksichtigt)
COSMO-DE, 2006-08-28 14 UTC
Wolke ab clc>0.01 Wolke ab clc>0.5
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Wolkenoberkante aus COSMO-DE, verschiedene Methoden (2)
Eis-Schwellwert: (nur skalige Wolken berücksichtigt)
Wolke ab (qc>1e-10 or qi>5e-5) Wolke ab (qc>1e-10 or qi>1e-7)
COSMO-DE, 2006-08-28 14 UTC
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Wolke ab (qc>1e-10 or qi>5e-5) Wolke ab (qc>1e-10 or (qi+qs)>5e-5)
Berücksichtigung von Schnee (nur skalige Wolken) (1)
COSMO-DE, 2006-08-28 14 UTC
Wolkenoberkante aus COSMO-DE, verschiedene Methoden (3)
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Langzeit-EvaluierungCrewell et al., 2008
Modell-Bias im Tagesgang Juli 2007
Wolkenbasishöhe
MSG Wolkenoberkantenhöhe
Konditionelle multi-variateVerifikation erforderlich- Regionalisierung- Wetterlagen- Modell-Vergleiche
GPS Wasserdampf
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Integrierter Wasserdampf: COSMO-DE vs GPS 2007
Modell-Startzeit
Mittags/nachmittags gestartete Läufe starten trockener!
Trockener Bias der mittags assimilierten Radiosonden-Messungen?
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Für alle Stationen gilt, dass die 12 Uhr gestarteten Radiosonden trockener messen !
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Langzeit-Evaluierung Ceilometer-Wolkenhöhen 2007
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Langzeit-Evaluierung Ceilometer-Wolkenhöhen 2007
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Arbeitspunkte 3. Phase (1) Wasserdampf und sein Einfluss auf Wolken und Niederschlag (FUB, IGMK) - COSMO-DE vs COSMO-EU, Warum COSMO-EU trockener?
Advektion? Verdunstung?- Radiosonden-“Dry bias”- räumliche Variabilität (MODIS, MERIS, MSG)
Wolkenentwicklung (FUB, IGMK)
- Langzeitevaluierung der Modell-(SynSat-)Strahldichten, Wolkenoberkantenhöhen
- Ausdehnung und Intensität (Tracking von MSG- und Radardaten + AMSU)
- vertikal (MSG- and Ceilometer-Daten)
Systematische Wetterlagenabhängigkeit von Modellfehlern (IGMK,FUB,UHH)
Erweiterung der GOP-Auswertung auf MAP D-PHASE (UHH)
Fehlerstrukturen in Variablen des hydrologischen Zyklus- multivariate Analyse, “lagged”-Korrelationen, Ensembles
VERIPREG
DAQUA
Bott
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Arbeitspunkte 3. Phase (2) Grenzschichtentwicklung und –tagesgang (IGMK, DWD)
- Analyse von DWD-Testsuiten zu verschiedenen turbulenten Längenskalen
Wolkenmikrophysik (DLR, IGMK)- Behandlung der Eisphase (Schnee/Graupel), Graupel-Größenverteilung und -teilcheneigenschaften
- (2-Momenten-Schema)
WP3.3 Wolken-Strahlungs-Wechselwirkung (IGMK)
Schnee im COSMO-Strahlungsschema berücksichtigen?
Vergleich mit Strahlungsmessungen (AMF Murgtal, Lindenberg, Cabauw)
WP3.4 Evaluierung von Ensembles (UHH)
- verschiedene Ensembles (Multi-Modell-, Startzeit-, Konfiguration-, …)
- Einbeziehung von MAP-DPHASE
- Spread-Güte-Beziehung? – in multivariater Perspektive!
Kottmeier et al.
Blahak
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BIAS im Durchschnitt ungefähr 0 !
Zu jeder Radiosondenstation wurde eine GPS-Station in der Nähe gesucht und dann der durchschnittliche BIAS zu verschiedenen Monaten bestimmt!
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BIAS im Durchschnitt negativ Radiosondenmessungen um 12 UTC trockener !
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Wolke ab (qc>1e-10 or qi>1e-7) Wolke ab (qc>1e-10 or (qi+qs)>1e-7)
Schnee (nur skalige Wolken) (2)
COSMO-DE, 2006-08-28 14 UTC
Wolkenoberkante aus COSMO-DE, verschiedene Methoden (4)