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Evaluation of the added value of LAMEPS in contrast to global EPS
Karin Schmeisser
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Leopold Haimberger
DOI
10.25365/thesis.24160
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30102.84171.482753-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Um eine genauere Vorhersage von signifikanten Wetterereignissen zu ermöglichen,
wurde das regionale Ensemblevorhersagesystem ALADIN-LAEF (Aire Limitée Adaption
Dynamique Développment International - Limited Area Forecasting) entwickelt.
Dieses kann aufgrund seiner deutlich höheren Auflösung im Vergleich zu globalen Ensemblevorhersagesystemen,
lokale Gegebenheiten wie Gebirge besser berücksichtigen.
Aus diesem Grund nimmt man an, dass die Qualität der Prognosen klein skaligerWetterphänomene
durch den Einsatz von regionalen Ensemblevorhersagesystemen steigt.
Um diese Annahme zu überprüfen, wurden die Prognosen von ALADIN-LAEF und
dem globalen ECMWF-EPS (European Centre for Medium Range Weather Forecasts -
Ensemble Prediction System) verifiziert und anschlieSSend verglichen. Ziel der Verifikation
war es, potentielle Vorteile des regionalen Ensemblevorhersagesystems
ALADIN-LAEF herauszufiltern und Nachteile zu lokalisieren. Für die Verifikation
wurden sämtliche Prognosen im Zeitraum vom 20. Juni 2007 bis 20. August 2007 überprüft.
Zur Beurteilung der Prognosequalität wurde eine breite Auswahl an VerifikationsmaSSen
berechnet. Dazu zählen beispielsweise Bias, Brier Score oder auch CRPS.
Der Vergleich der Ergebnisse der Bodenfelder zeigt, dass ALADIN-LAEF bessereWindund
Niederschlagsprognosen erzeugt. Im Gegensatz dazu produziert das ECMWFEPS
deutlich bessere Temperatur- und Bodendruckprognosen. Dabei sollte erwähnt
werden, dass vor allem die Qualität der Temperaturprognosen von ALADIN-LAEF
durch Kalibration deutlich erhöht werden könnte. Die Verifikation der Höhenfelder
zeigt, dass das ECMWF-EPS deutlich bessereWind-, Feuchte- und 500 hPa Geopotential-
Prognosen erzeugt. Dagegen produziert ALADIN-LAEF bessere Temperaturprognosen
für das 500 hPa-Feld. Dabei muss erwähnt werden, dass die 500 hPa Temperaturprognosen
des ECMWF-EPS einen deutlichen Bias aufweisen. Da systematische Fehler
einen beträchtlichen Einfluss auf die Qualität der Prognosen haben, sind Korrekturmethoden
von besonderem Interesse. Kalibrationsmethoden für die 2m Temperaturprognosen
wurden an der ZAMG bereits erfolgreich getestet. Fazit dieser Untersuchung ist,
dass der Mehrwert von ALADIN-LAEF im Vergleich zum ECWMF-EPS stark von dem
betrachteten Parameter abhängt.
Abstract
(Englisch)
The limited area ensemble prediction system ALADIN-LAEF (Aire Limitée Adaption
Dynamique Développment International - Limited Area Forecasting) has been developed
in an effort to better predict high impact weather. Since it is operated on a higher
horizontal resolution than its global counterpart the ECMWF-EPS (European Centre for
Medium Range Weather Forecasts-Ensemble Prediction System), effects through local
topography can be better resolved. In the first version of ALADIN-LAEF, initial perturbations
were generated by dynamically downscaling the initial perturbations provided
by the ECMWF-EPS. After a period of research a newer version was launched in February
2009. This version contained a method called BBSM (breeding blending surface
multi-physics) which was based on a mechanism called "breeding". Breeding a numerical
model means to initialize a model "pre-run". The method is based on the notion that
during the integration of the numerical model dominant errors evolve, whereas other
disappear. Therefore the resulting field accounts for involved uncertainties. ALADINLAEF
and the ECMWF-EPS differ not only in regard to the generation of the initial
perturbations, but also in regard to their physical configurations. In the ECMWF-EPS
the physical settings are based on stochastic physics, whereas in ALADIN-LAEF each
ensemble members is linked to different physical parameterization schemes. In an effort
to filter the added value of the LAMEPS ALADIN-LAEF in contrast to the global
ECMWF-EPS, a verification has been performed. Therefore the forecasts of a 2 months
period have been applied (20. June - 20. August 2007). The performance of both models
has been assessed using multiple verification scores such as Bias, Brier Score and
CRPS. Results of the verification of the surface field show that ALADIN-LAEF generated
superior wind speed forecasts as well as precipitation forecasts. In contrast the
ECMWF-EPS turned out to produce better mean sea level pressure forecasts as well as
2m temperature forecasts. However it should be noted that the temperature forecasts
generated by ALADIN-LAEF can easily be improved by statistical post-processing. Results
of the verification of the upper level field reveal a superior performance of the
ECMWF-EPS in regard to the prediction of wind speed, relative humidity as well as the
500 hPa geopotential. Only the 500 hPa temperature forecasts of ALADIN-LAEF are
better than those of the ECMWF-EPS. This result should be linked to the notable systematic
error in the temperature forecasts of the ECMWF-EPS. Since systematic errors
have a remarkable impact on the quality of the forecasts, calibration methods should
be considered. In a first attempt to correct the systematic error in the 2m temperature
forecasts of ALADIN-LAEF, a calibration method has been successfully tested at
ZAMG. In conclusion it has been found that the ability of ALADIN-LAEF to improve
the ensemble forecasts generated by the ECMWF-EPS strongly depends on the selected
parameter.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
ensemble prediction systems (EPS) European Centre for Medium Range Weather Forecasts ZAMG ECMWF-EPS ALADIN-LAEF verification bias skill scores
Schlagwörter
(Deutsch)
Ensemblevorhersagemodelle Europäisches Zentrum für Mittelfristige Wettervorhersage Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik ECMWF-EPS ALADIN-LAEF Verifikation Bias Skill-Scores
Autor*innen
Karin Schmeisser
Haupttitel (Englisch)
Evaluation of the added value of LAMEPS in contrast to global EPS
Paralleltitel (Deutsch)
Evaluierung des Mehrwerts von regionalen Ensenblevorhersagemodellen im Vergleich zu globalen Ensemblevorhersagemodellen
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
175 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Leopold Haimberger
Klassifikation
38 Geowissenschaften > 38.80 Meteorologie: Allgemeines
AC Nummer
AC10899884
Utheses ID
21605
Studienkennzahl
UA | 415 | | |