Beobachtungsbasierte Wetteranalyse und Nowcasting (QPN)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Cintia Carbajal Henken; Professor Dr. Clemens Simmer; Privatdozentin Dr. Silke Trömel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320397309

Nowcastingalgorithmen basieren meist auf der Annahme, dass die Entwicklung von Niederschlagsfeldern größtenteils durch Advektion bestimmt ist. Die größten Defizite im beobachtungsbasierten Nowcasting resultieren somit aus der Vernachlässigung der Lebenszyklen von Niederschlagszellen und der möglichen Entstehung neuer Zellen während der Vorhersageperiode. In Phase I werden wir advektionsbasiertes Nowcasting um den Einbezug von Lebenszyklen erweitern und hierbei zwei Strategien verfolgen: In einem ersten Schritt werden Trends in der Niederschlagsintensität, Größe und Form der Niederschlagszellen der vorherigen Zeitschritte in die nahe Zukunft extrapoliert. In einem zweiten Schritt werden polarimetrische Prozess-Signaturen für Änderungen in der Niederschlagsentwicklung zur weiteren Verbesserung ausgenutzt. Vertikale Säulen der differentiellen Reflektivität ZDR beispielsweise, deuten auf starke konvektive Auftriebe und eine sich anschließende Niederschlagsintensivierung hin. Gegensätzliche vertikale Gradienten in ZDR und Reflektivität ZH hervorgerufen durch differentielle Sedimentierung (Größensortierung) erlauben auch die Detektion von schwächeren aber dennoch relevanten Auftriebszonen. Die Intensivierung stratiformen Niederschlags deutet sich zumeist bereits 30 – 60 Minuten vorher durch eine Intensivierung von Signalen in Höhen zwischen -10°C und -15°C - einer Schicht mit bevorzugtem Dendritenwachstum - an. Diese Signale bestehen aus einer starken vertikalen ZH-Zunahme kombiniert mit erhöhter spezifischen differentiellen Phase KDP. Für beide Methoden generiert P2 ein Ensemble von Nowcasting-Niederschlagsfeldern (QPN), basierend auf den QPE-Feldern von P1 und unter Verwendung der Informationen im 3D Multi-Sensor-Komposit bereitgestellt durch C1. Das Ensemble repräsentiert die Ungenauigkeiten hinsichtlich der Position der Niederschlagszellen basierend auf der Standardabweichung der verfolgten Zellpfade und hinsichtlich der Niederschlagsintensität basierend auf der von P1 geschätzten Genauigkeit der QPE-Felder und der Vorhersagegüte polarimetrischer Prozess-Signaturen. Das QPN-Ensemble stellt die primäre Datengrundlage für P4 (Flutvorhersage) dar und findet ebenfalls Verwendung in P3 (QPF, nahtlose Vorhersage).

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2589: Zeitnahe Niederschlagsschätzung und -vorhersage