SPP 1167:  Quantitative Niederschlagsvorhersage

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5472089

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Schwerpunktprogramm SPP 1167 „Quantitative Niederschlagsvorhersage“ (QNV) wurde erfolgreich durchgeführt. Im Antrag zum SPP 1167 wurden drei Ziele formuliert, auf die sich die Forschungen konzentrieren sollten: 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, III Bestimmung der Vorhersagefähigkeit von Wettervorhersagemodellen durch statistisch-dynamische Analysen bezüglich der QNV. Insgesamt arbeiteten etwa 30 Gruppen aus Universitäten, Großforschungszentren und dem Deutschen Wetterdienst DWD zusammen, um diese Ziele zu verwirklichen und damit das Prozessverständnis bei Niederschlagsvorgängen in der Atmosphäre zu vertiefen und die Methoden zur Vorhersage zu verbessern. Die internationale Sichtbarkeit des Projektes ist durch mehr als 100 qualitätsgesicherten Veröffentlichungen und das COPS Experiment gegeben. Dabei war COPS das größte meteorologische Feldexperiment in Deutschland zum Thema Niederschlag in Mittelgebirgen, das bislang durchgeführt wurde und das mit großer internationaler Beteiligung stattfand. Der DWD brachte sich sehr stark in die Forschung zu Fragen aus der Wettervorhersage ein, war wesentlich enger in die Zusammenarbeiten mit Universitätsinstituten und Großforschungseinrichtungen eingebunden als in den Jahren zuvor und lieferte damit einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen des SPP1167. Die Konzentration auf relevante und innovative Forschungsgebieten wie Datenassimilation und die Verifikation von Vorhersagen hat nicht nur strukturelle Änderungen in der Ausbildung an einigen Universitäten bewirkt sondern auch neue koordinierte Forschungen angestoßen. Das jüngste Beispiel ist das Hans-Ertel Zentrum für Wettervorhersage, das durch den DWD aus Mittel des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung gefördert wird. Um die Arbeiten innerhalb des SPP1167 effektiv durchzuführen und Synergien zwischen den verschiedenen Gruppen zu nutzen, wurden vier Themenschwerpunkte durch das Koordinationsgremium festgelegt: (1) Orographie und Konvektion, (2) Datenassimilation und stochastische Systemstudien, (3) Mikrophysik von Wolken und Aerosolen, (4) Verifikation. Zu jedem Thema wurde eine Reihe von wichtigen Schlüsselergebnissen gefunden. Darunter ist u.a. „Auflösung ist die Lösung“: so zeigt z.B. der systematische Vergleich von Vorhersagen, dass Modelle mit dem kleinsten Gitterabstand respektive der größten Auflösung dazu tendieren, die realistischsten Vorhersagen zu liefern. Ein weiteres Ergebnis ist, dass Beobachtungen von Fernerkundungssystemen wie Niederschlags aus Radar oder Felder von Wasserdampfkonzentrationen aus GPS-Daten einen signifikanten, positiven Beitrag zur Niederschlagsvorhersage dann liefern können, wenn ein state-of-the-art Vorhersagemodell mit einem entsprechend hochwertigen Datenassimilationssystem verbunden ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2005. Roll convection during a cold air outbreak: A large eddy simulation with stationary model domain. Geophysical Research Letters, Vol. 32. 2005, L14805.
  M. Gryschka, S. Raasch
  
• 2006. Orographic enhancement of precipitation over low mountain ranges, Part I: Model formulation. Journal of Applied Meteorology and Climatology, Vol. 45. 2006, No. 8, pp. 1025-1040.
  M. Kunz, Ch. Kottmeier
  
• 2006. Orographic enhancement of precipitation over low mountain ranges, Part II: Simulations of heavy precipitation Events. Journal of Applied Meteorology and Climatology, Vol. 45.2006, No. 8, pp. 1041-1055.
  M. Kunz, Ch. Kottmeier
  
• 2006. The representation of low-level clouds in atmospheric models: Part II: Spatial distribution from satellite remote sensing during the BALTEX Bridge Campaigns. Atmospheric Research, Vol. 82. 2006, Issues 1–2, pp. 83–101.
  Schröder, M., N. P. M. van Lipzig, F. Ament., J.P.Chaboureau, S. Crewell, J. Fischer, V. Matthias, E. van Meijgaard., A. Walther, U. Willén
  
• 2007. Results obtained with a Semi-Lagrangian Mass-Integrating Transport Algorithm by using the GME grid. In: Large-Scale Scientific Computing: 6th International Conference, LSSC 2007, Sozopol, Bulgaria, June 5-9, 2007. Revised Papers. Lecture Notes in Computer Science, Vol. 4818. 2007, pp 417-424.
  W. Joppich, S. Pott
  
• 2007. Separation of convective and stratiform precipitation for a precipitation analysis of the local model of the German Weather Service, Advances in Geosciences (ADGEO), Vol. 10. 2007, pp. 159-165.
  I. Langer, E. Reimer
  
• 2007. Statistical downscaling of extreme precipitation events using censored quantile Regression. Monthly Weather Review, Vol. 135.2007, No. 6, pp. 2365 - 2378.
  P. Friederichs, A. Hense
  
• 2008. Assimilation of radar derived rain rates in the convective scale model COSMO-DE at DWD., Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 134. 2008, Issue 634, pp. 1315–1326.
  K. Stephan, S. Klink, C. Schraff
  
• 2008. Development and optimization of the IPM MM5 GPS slant path 4DVAR system. Meteorologische Zeitschrift, Vol. 17. 2008, No. 6, pp. 867 - 885.
  Zus, Florian; Grzeschik, Matthias; Bauer, Hans-Stefan; Wulfmeyer, Volker; Dick, Galina; Bender, Michael
  
• 2008. Process-oriented statistical-dynamical evaluation of LM precipitation forecasts. Advances in Geosciences, Vol. 16. 2008, pp. 33-41.
  A. Claußnitzer, I. Langer, P. Nevir, E. Reimer, U. Cubasch
  
• 2008. Statistics of convection initiation by use of Meteosat rapid scan data during the Convective and Orographically-induced Precipitation Study (COPS). Meteorologische Zeitschrift, Vol. 17. 2008, No. 6, pp. 921 - 930.
  Aoshima, Fumiko; Behrendt, Andreas; Bauer, Hans-Stefan; Wulfmeyer, Volker
  
• 2009. Analysis of quantitative precipitation forecasts using the Dynamic State Index. Atmospheric Research, Vol. 94. 2009, Issue 4, pp. 694–703.
  Claußnitzer A., P. Névir
  
• 2009. Generation of free convection due to changes of the local circulation system. Atmospheric Chemistry and Physics, Vol. 9. 2009, issue 21, pp. 8587-8600.
  Eigenmann, R., Metzger, S., Foken, T.
  
• 2009. Multi-model simulations of a convective situation in lowmountain terrain in central Europe. Meteorology and Atmospheric Physics, Vol. 103. 2009, Issue 1, pp 95-103.
  Trentmann, J., Ch. Keil, M. Salzmann, Ch. Barthlott, H.-S. Bauer, M. Lawrence, D. Leuenberger, H. Wernli, V. Wulfmeyer, U. Corsmeier, Ch. Kottmeier
  
• 2010. How representative were the meteorological conditions during the COPS field experiment in summer 2007? Meteorologische Zeitschrift, Vol. 19. 2010, Number 6, pp. 619-630.
  Wernli, H., S. Pfahl, J. Trentmann, and M. Zimmer
  
• 2010. On the orthogonalization of bred vectors - Weather and Forecasting, Vol. 25,2010, No. 4, pp. 1219-1234.
  Keller, J.D., Hense, A., Kornblueh L., Rhodin A.
  
• 2010. Tropospheric Water Vapor Transport as Determined from Airborne Lidar Measurements. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 27.2010, No. 12, pp. 2017-2030.
  Schäfler, A., A. Dörnbrack, C. Kiemle, S. Rahm, M. Wirth
  
• 2011. Cloud statistics and Quarterly cloud radiative effect for a lowmountain site. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 137. 2011, Issue S1, pp. 306–324.
  Ebell, K., S. Crewell, U. Löhnert, D. Turner, E. o'Connor
  
• 2011. Evaluation of moist processes during intense precipitation in km-scale NWP models using remote sensing and in-situ data: Impact of microphysics size distribution assumptions. Atmospheric Research, Vol. 99. 2011, Issue 1, pp. 15–38.
  Van Weverberg K., N.P.M. van Lipzig, L. Delobbe
  
• 2011. Latent heat flux measurements over complex terrain by airborne water vapour and wind lidars. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 137. 2011, Issue S1, pp. 190–203.
  Kiemle C., M. Wirth , A. Fix, S. Rahm, U. Corsmeier, P. Di Girolamo