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

- 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

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

Fallstudien3.8.2006 11 UTC

Pfeifer et al., 2008

COSMO-DE

TB@10.8 m

MSG

COSMO-DE

AMSU

TB @ 150 GHz

Uhrzeit des TB10.8-Minimums

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

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

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)

Langzeit-EvaluierungCrewell et al., 2008

Modell-Bias im Tagesgang Juli 2007

Wolkenbasishöhe

MSG Wolkenoberkantenhöhe

Konditionelle multi-variateVerifikation erforderlich- Regionalisierung- Wetterlagen- Modell-Vergleiche

GPS Wasserdampf

Integrierter Wasserdampf: COSMO-DE vs GPS 2007

Modell-Startzeit

Mittags/nachmittags gestartete Läufe starten trockener!

Trockener Bias der mittags assimilierten Radiosonden-Messungen?

Für alle Stationen gilt, dass die 12 Uhr gestarteten Radiosonden trockener messen !

Langzeit-Evaluierung Ceilometer-Wolkenhöhen 2007

Langzeit-Evaluierung Ceilometer-Wolkenhöhen 2007

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

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

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!

BIAS im Durchschnitt negativ Radiosondenmessungen um 12 UTC trockener !

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)