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Vorhersageverifikation hochauflösender Modelle mit MET und VERA

Stefan Kiesenhofer

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Betreuer*in

Reinhold Steinacker

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DOI

10.25365/thesis.15603

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30225.62454.664263-5

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die getroffene Auswahl an Vorhersagemodellen zur Erstellung einer umfassenden vergleichenden Verifikationsstudie beinhaltet sowohl hydrostatische als auch nicht-hydrostatische Modelle mit zum Teil sehr unterschiedlichen Auflösungen. Im Mittelpunkt steht dabei die Auswertung der damit verbundenen Unterschiede in Bezug auf Auflösung, Modellformulierung und dem Zusammenschluss mehrerer Modelle zu Modellketten. Als Referenzdatensatz dient der modellunabhängige VERA Re-Analyse-Datensatz (Vienna Enhanced Resolution Analysis) mit einer räumlichen Auflösung von 8 km und einer zeitlichen von 1h, dessen Basis vom JDC (Joint D-PHASE COPS) Datensatz mit ca. 11000 Stationen über Zentraleuropa gebildet wird. Zur Berechnung der Verifikationsmaße wurde das am NCAR entwickelte Softwarepaket MET (Model Evaluation Tool) verwendet, das neben der Berechnung einer Vielzahl klassischer Maßzahlen auch eine neuere Methode zur objekt-orientierten Verifikation beinhaltet. Der Fokus in Hinblick auf den Modellvergleich liegt auf der Vereinheitlichung der Modellfelder durch eine räumliche Interpolation der Parameter auf VERA-Gitterpunkte, sowie der Reduktion der Modelldomänen auf einen gemeinsamen geographischen Ausschnitt. Durch die Sicherstellung einer optimalen Vergleichbarkeit sind qualifizierte Aussagen über die unterschiedlichen Arbeitsweisen und möglichen Defizite der Modelle bei der Prognose meteorologischer Parameter, in erster Linie aber bei der Untersuchung von Niederschlagsereignissen, möglich. Vor allem in Bezug auf Konvektion zeigen sich dabei teilweise deutliche Differenzen. Die räumliche und zeitliche Überschneidung mit COPS ermöglicht zudem ein weiteres Anwendungsgebiet zur Untersuchung lokaler Einflussfaktoren wie etwa Luv-Lee Effekte, hervorgerufen durch die Mittelgebirge von Vogesen und Schwarzwald. Zur statistischen Analyse der mit MET berechneten Maßzahlen zur qualitativen Auswertung kategorischer Variablen, wie etwa Niederschlag, wurden beispielsweise ROC- Diagramme verwendet. Im Gegensatz dazu erfolgten die Untersuchungen zur quantitativen Auswertung etwa durch die Analyse des Bias.

Abstract

(Englisch)

For the purposes and the development of a comparative verification study a selection of hydrostatic and non-hydrostatic forecast models with different spatial resolutions has been taken into account. The main focus of the composition is based on differences according to resolution, the design of the model and the aggregation of several models into model chains. As a reference database the model independent VERA- reanalyses dataset (Vienna Enhanced Resolution Analysis) with a spatial resolution of 8 km and temporal resolution of 1h is used, based on the JDC (Joint D-PHASE COPS) dataset including about 11000 stations over central europe. All verification scores have been calculated with the software environment of MET (Model Evaluation Tool), developed and distributed at NCAR. In addition to supplying a wide variety of traditional verification scores a new object oriented method, MODE, has been worked out and is incorporated to the software package of MET. The main focus to accomplish the model comparison is on using uniform model fields concerning the spatial interpolation of the parameters to VERA-gridpoints as well as the restriction of model domains to a common geographic operations area. Due to optimal comparions requirements qualitative conclusions across the differences in operation and possible lacks in forecasting meteorological parameters can be determined, primarily concerning investigations of precipitation events. Regarding convection, explicit differences come into notice. The spatial and temporal intersection with COPS furthermore permits an additional area of applications to investigate the influence of a windward/lee effect induced by mountain ranges of Vosges mountains and Black Forest. Statistical analysis of the scores computed in MET with respect to a qualitative verification access of categorical variables are accomplished with a ROC- diagram. In contrast quantitative evaluations are achieved by analyses of the forecast Bias.

Autor*innen

Stefan Kiesenhofer

Haupttitel (Deutsch)

Vorhersageverifikation hochauflösender Modelle mit MET und VERA

Paralleltitel (Englisch)

Forecast verification of high resolution models with MET and VERA

Publikationsjahr

2011

Umfangsangabe

VII, 95 S. : graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Reinhold Steinacker

Klassifikationen

38 Geowissenschaften > 38.80 Meteorologie: Allgemeines ,

38 Geowissenschaften > 38.84 Meteorologie: Sonstiges

AC Nummer

AC08788724

Utheses ID

13995

Studienkennzahl

UA | 415 | | |

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Schlagwörter