Verbesserungen der Vorhersagen von Atmospheric Rivers mit Hilfe zusätzlicher Beobachtungen

• Antragsteller: Dr. Alexandre M. Ramos
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564641009

Nordatlantische Zyklone gehören zu den wichtigsten Naturgefahren in Europa und sind oft mit schadenträchtigen Winden und Niederschlägen verbunden. Zyklone treten oft gehäuft in sogenannten Zyklonenfamilien auf. Jüngste Forschungsarbeiten haben das komplexe Zusammenspiel solcher Gruppen von Stürmen und den atmosphärischen Rahmenbedingungen aufgezeigt. Die Feuchtigkeitsaufnahme im Kaltsektor einer ersten Zyklone könnte zu einem stärkeren Feuchtigkeitstransport in einem „Atmospheric River“ (AR) in Richtung einer nachfolgenden Zyklone führen. In dieser Umgebung werden feuchtdiabatische Prozesse stärker, was Entwicklung und mögliche Auswirkungen der nachfolgenden Zyklone schwieriger vorhersagbar macht. Im Rahmen der internationalen „North Atlantic Waveguide, Dry Intrusion, and Downstream Impact Campaign“ (NAWDIC) wollen wir die AR-Vorhersagen durch zusätzliche Beobachtungen in den Feuchtigkeitsquellgebieten verbessern. Unsere Hypothese ist, dass luftgestützte Beobachtungen mittels Dropsonden im Warmsektor einer Zyklone die Vorhersage der Zyklon-Intensität und der AR verbessern, während zusätzliche Beobachtungen im Kaltsektor die Vorhersage einer nachfolgenden Zyklone verbessern. Die Beobachtungen von KITsonde, die in großem Umfang von HALO aus eingesetzt werden, werden eine entscheidende Komponente dieses Vorhabens sein. Um die Hypothese zu testen, sind drei Arbeitspakete geplant. Das erste konzentriert sich auf die Bewertung von Modellrepräsentativitätsfehlern während NAWDIC IOPs. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den während der IOPs gesammelten Dropsondenbeobachtungen, insbesondere in Regionen mit signifikanter Feuchtigkeitsaufnahme und -transport. Diese Daten werden verwendet, um Modellfehler zu quantifizieren und die Unsicherheit zu bewerten, die jeder einzelnen Beobachtung innerhalb des Integrierten Vorhersagesystems des European Centre for Medium-Range Weather Forecasts zugeordnet wird. Im zweiten Arbeitspaket werden wir „Data-denial“-Experimente von zwei großen globalen Vorhersagezentren auswerten, um den Einfluss der KITsonde auf die Modellleistung zu bewerten. Ziel ist es, herauszufinden, welche Beobachtungen den größten Einfluss auf die Vorhersagegenauigkeit haben. Gleichzeitig werden die Experimente Einblicke in wichtige atmosphärische Prozesse wie die Entwicklung von Zyklonen oder die AR-Dynamik bieten. Schließlich werden wir den Mehrwert der Beobachtungen quantifizieren, indem wir die Experimente hinsichtlich des Potenzials zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit für Zyklone und AR-Auswirkungen in Westeuropa analysieren. Die Vorhersagen werden gegenüber KITcube-Beobachtungen and Stationsdaten evaluiert. Letztendlich glauben wir, dass die KITsonde-Beobachtungen während NAWDIC dazu beitragen werden, ein tieferes Verständnis der Prozesse zu erlangen, die an der Entwicklung von Zyklonen und ARs beteiligt sind, und dass sie helfen, Quellen von Modellfehlern zu diagnostizieren und die Vorhersagbarkeit von Extremwetter zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Joaquim G. Pinto; Professor Dr. Julian Quinting
• Kooperationspartner: Dr. David Lavers, Ph.D.