Detlev Majewski und Dr. Erland Lorenzen LMK -1-

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Detlev Majewski und Dr. Erland Lorenzen LMK -1-"

Barbara Fried
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Das neue Lokal-Modell-Kürzestfrist (LMK) des Deutschen Wetterdienstes und seine Möglichkeiten für die bessere meteorologische Betreuung von kommerzieller Luftfahrt und Luftsport Detlev Majewski und Dr. Erland Lorenzen LMK -1-

2 Inhalt Das System der numerischen Wettervorhersage des DWD Ziele des Lokal-Modell-Kürzestfrist (LMK) Parametrisierung der Wolkenmikrophysik im LMK Datenassimilation mit Radardaten Prä-operationeller Einsatz des LMK Zwei Fallbeispiele Anwendungsbereiche von LMK-Vorhersagen Zusammenfassung und Ausblick LMK -2-

3 Längen- und Zeitskalen in der Atmosphäre GME: Δx = 40 km T ges = 7 Tage LME: Δx = 7 km T ges = 78 Stunden LMK E LMK: Δx = 2.8 km T ges = 21 Stunden LMK -3-

4 GME 40 km LME 7 km LMK 2.8 km Die operationelle Modellkette des DWD, bestehend aus GME, LME und LMK (ab April 2007) LMK -4-

5 LMK (Lokal-Modell-Kürzestfrist) Ziele Modellbasiertes NWV-System für Kürzestfristvorhersagen (2-21 h) Erstmals explizite Vorhersage von gefährlichen Wetterereignissen, die in Beziehung stehen zu Super- und Multizellengewittern, Squall-lines, Gewitterkomplexen (hochreichender Feuchtkonvektion) starke Hangabwinde, Föhnstürme, flash floodings, Nebel (Wechselwirkungen mit kleinskaliger Topographie) Nutzung der Radardaten für die Bestimmung des Anfangszustandes LMK -5-

6 Orographie der Alpen eines 40-Km Km-Modells LMK -6-

7 Alpenprofile 40 Km-Gitter DWD - LMK - Modell 2,8 Km-Gitter LMK -7-

8 Schematisches Modell eines Gewittersturms (Raymer Hailstorm) 2.8 km LMK -8-

9 Schematische Darstellung der Wolkenmikrophysik im LMK LMK -9-

sondern auch bereifte Eisteilchen (Graupel und Hagel) auf: Graupel verfügt im Vergleich zu Schnee über andere

10 Warum zusätzlich Graupel? Bei konvektivem Niederschlag (wie er im LMK simuliert wird), treten in der Natur nicht nur unbereifte (Schnee), sondern auch bereifte Eisteilchen (Graupel und Hagel) auf: Graupel verfügt im Vergleich zu Schnee über andere Eigenschaften: die Fallgeschwindigkeit von Graupel ist höher als die von Schneeteilchen, der Schmelzprozess verläuft langsamer, Graupel wächst langsamer durch Bereifung und Wasserdampfdeposition. Snow Graupel LMK -10-

11 Datenassimilation: Besondere Anforderungen des LMK Assimilation kleinräumiger Wettersysteme notwendig - Hochreichende Konvektion (Schauer, Gewitter) Beobachtungen: - hohe räumliche und zeitliche Auflösung benötigt - Radarbeobachtungen ('precipitation scan, DX-Product) horizontale Auflösung: Δr~1 km, Δϕ~1 (~ 1 x 1 km 2 ) zeitliche Auflösung: Δt~5 min (Deutschland) max. Radius/Radargerät: ~ 120 km (PI: dr~2 km, dt~15 min (Europa) ) Assimilationsmethode: - kurze Rechenzeit (< 5 min) - relativ einfach zu implementieren Latent Heat Nudging LMK -11-

12 Radarverbund des DWD: 16 Radargeräte für Deutschland Radar sieht die Niederschlagspartikel LMK -12-

13 LMK-Vorhersage ohne (Mitte) und mit (Rechts) Nutzung der Radardaten in der Datenassimilation LMK -13-

14 Die NWV-Uhr Operationeller Ablaufplan der Vorhersagemodelle des DWD GME, LME, LMK, WAVE Alle drei Stunden eine neue LMK-Vorhersage! LMK -14-

15 Tornado in Brohl-Lützing und Rheinbrohl am UTC Starke vertikale Windscherung ist ein Hinweis auf T-Potenzial LMK -15-

16 Gewitterlinie über Süddeutschland am UTC Blitzortung LMK -16-

17 Gewitterlinie am UTC; maximale Böen in 10 m LMK -17-

18 Fazit: Gewitterlinie über Süddeutschland am UTC LMK gibt Hinweise auf gefährliche Wetterereignisse, die vom LME unzureichend oder gar nicht vorhergesagt werden. Die Vorteile des LMK werden sich besonders bei Gewitterlagen und sehr kleinräumigen Wettersystemen zeigen. Der derzeitige prä-operationelle Betrieb des LMK wird im DWD neben dem endgültigen Modelltuning auch zur Weiterbildung der Meteorologen und Wetterberater genutzt. LMK -18-

19 Mögliche Anwendungsbereiche von LMK-Vorhersagen im Bereich der Luftfahrt Detaillierte Kürzestfristvorhersage des Wetters am Flughafen (TAF) Warnung vor extremen Wetterereignissen (vor allem Böen, Scherwinde, starke Niederschläge) Verbesserte Vorhersage der dreidimensionalen Struktur der Bewölkung (Wolkenwasser, Wolkeneis, Graupel, Regen, Schnee) Verbesserte Vorhersage des lokalen Windfeldes zur Steuerung der Anflüge (z. B. in Frankfurt, München) Alle drei Stunden eine neue 21h-Vorhersage Der prä-operationelle Betrieb des LMK sollte genutzt werden, um gemeinsam mit dem DWD innovative Produkte für die Luftfahrt zu entwickeln. LMK -19-

20 Möglichkeiten des LMK für den Segelflug Auf Grund der hohen Auflösung von 2,8 km ist eine Vorhersage der großräumigen geordneten Vertikalbewegung möglich. Damit können Leewellen mit ihren Auf- und Abwindgebieten vorhergesagt werden. Seit Juli 2007 werden diese Vorhersagen im Testbetrieb gerechnet und mit Wellenwolken aus Satellitenbildern verifiziert. Im Ergebnis wurden bisher Wellenauf- und Abwinde gerechnet, wenn auch Wellen im Satellitenbild zu sehen waren. LMK -20-

21 LMK -21-

22 LMK-Vohersage UTC für UTC Harz Thüringer Wald Riesengebirge W1500m [m/sec] LMK -22-

23 Wellenwetterlage am Am sind über 100 Segelflugzeuge in den Wellen von Harz, Thüringer Wald, Weserbergland, Ith, Deister und anderen niedrigen Hügelketten geflogen. Die maximal erflogenen Höhen (Harz, Thüringer Wald lagen um 5000 m NN. Die Wellen wurden vom LMK sehr gut erfasst. Gleiche Ergebnisse liegen auch von der Wellenlage am vor. Hier wurden Höhen bis knapp 6000 m erreicht. Auch hier hatte das LMK die Wellen gut vorhergesagt. LMK -23-

24 LMK-Vorhersage der Vertikalgeschwindigkeit in 3000 m mit überlagertem visuellem Satellitenbild (2,5 km Auflösung) LMK -24-

25 Wellenflug am am Riesengebirge LMK -25-

26 Leewelle (Hohe Woge) am LMK -26-

27 Vertikalschnitt Riesengebirge LMK -27-

28 Vertikalschnitt Riesengebirge LMK -28-

29 Zusammenfassung und Ausblick LMK ist seit Mitte August 2006 im prä-operationellen Betrieb. Das Modell stellt alle drei Stunden 21-stündige Vorhersagen für Deutschland und Anrainerstaaten bereit. Hochreichende Konvektion (Schauer, Gewitter) wird explizit (nicht parametrisiert) mit ihrem Lebenszyklus simuliert. Die Bildung von Böenlinien und Gewitterclustern kann besser vorhergesagt werden. Die Radarbeobachtungen des DWD-Radarverbundes haben einen wesentlichen Einfluss auf den Anfangszustand. Für die Luftfahrt wichtige Wetterparameter werden bereitgestellt, z. B. vertikale Windscherung, maximale Böen, Niederschlagsintensität, Struktur der Bewölkung. Der operationelle Einsatz des LMK mit aktuellen Vorhersagen im 3- Stunden-Rhythmus ist für April 2007 geplant. LMK -29-

Ähnliche Dokumente

Die Wettervorhersage und ihre Tücken

Lehrerfortbildung 11. Juni 2008 Die Wettervorhersage und ihre Tücken M. Kunz Institut für Meteorologie und Klimaforschung Universität / Forschungszentrum Karlsruhe die Realität Orkantief Lothar am 26.12.1999