Methoden der Wettervorhersage
¾
Subjektiv
¾Synoptische Analyse der Bodenkarte und extrapolieren
¾
Objektiv
– Objektive Analyse der zur Verfügung stehenden Daten und mit Hilfe eines numerischen
Wettervorhersagemodells
Numerische Wettervorhersage
Geschichte
¾ 1904 Wilhelm Bjerknes
• Der “Vater” der numerischen Wettervorhersage
¾ 1922 Lewis Frey Richardson
• Erste Versuche zur numerischen Wettervorhersage
¾ 1950 Charney, FjØrtoft und von Neumann
• Erster erfolgreicher Versuch der numerischen Wettervorhersage
¾ 1990’s Globale Vorhersagemodelle sind Realität
NWP = Numerical Weather Prediction
= numerische Wettervorhersage
Numerische Wettervorhersagemodelle
¾ Basieren sich auf die partielle-differentielle Strömungs - und thermodynamische Gleichungen, die
– die Newton’sche Bewegungsgleichung – die erste Hauptsatz von Thermodynamik – die Zustandesgleichung
– die Kontinuitätsgleichung.
ausdrücken
Die Lösung braucht:
¾ Anfangsfelder der vorhergesagte Grössen
¾ Randbedingungen an den Rändern des Modellgebiets, ausser für Globalemodelle
¾ Eine Darstellung der nicht aufgelössten physikalischen Prozesse (z.B. Gewitter, Kumuluswolken, kleinskalige Turbulenz)
Gleichungen des DWD-Modells
Partielle differentielle Gleichungen
T T(x x, y, z, t) T(x, y, z, t)
x x
∂ ≈ + Δ −
∂ Δ
T T T T
u v w Q
t x y z
∂ = − ∂ − ∂ − ∂ +
∂ ∂ ∂ ∂
Prognostische Gleichung für die Temperatur
T T(x, y, z, t t) T(x, y, z, t)
t t
∂ ≈ + Δ −
∂ Δ
T(x, y, z, t t) T(x, y, z, t) T t t
+ Δ ≈ +∂ Δ
∂
Vorhersage fűrT(x,y,z)bei der Zeit t + Δt
Gitter
i - 1, j
i + 1, j i, j + 1
i, j - 1
i, j d
Ost West
Τ
i,jd
i 1, j i 1, j
i, j
T T
T
x 2d
− − +
⎛∂ ⎞ ≈
⎜∂ ⎟
⎝ ⎠
Prognostische Gleichung für die Temperatur (z.B.) bei jedem Gitterpunkt, Ti,j,k(t)
Es gibt auch Gitterpunkten im Vertikal⇒Ti,j,k(t)
i - 1, j, k
i + 1, j, k i, j, k + 1
i, j, k - 1
i, j, k h
d Höhe
Parameterisierungen
Verfügbare Daten
¾
Radiosonden: TEMP
¾
Rawinsoundings, Pilotballons, Wind Profiler
¾
Bodendaten: SYNOP/SHIP
¾
Drifting Buoys
¾
Aircraft: ASDARS
¾
Satellitendaten: SATOBS/TOVS, SMM/I, QSAT
¾
Synthetischedaten: PAOBs
Die Daten
ECMWF DATA COVERAGE - TEMP 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 566
ECMWF DATA COVERAGE - PILOT/PROFILER 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 623
ECMWF DATA COVERAGE - SYNOP/SHIP 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 14028
ECMWF DATA COVERAGE - BUOY 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 2800
ECMWF DATA COVERAGE - AIRCRAFT 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 39863
ECMWF DATA COVERAGE - SMM/I 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 18511
ECMWF DATA COVERAGE - SATOB 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 110456
ECMWF DATA COVERAGE - QSCAT 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 44281
ECMWF DATA COVERAGE - PAOB 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 223
ECMWF DATA COVERAGE - ATOVS 09 Apr 2002 00Z
Total number of obs = 158436
