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Coupling of large-scale atmospheric processes to regional-scale weather development with focus on extreme events over complex terrain
Andreas Mansberger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Meteorologie
Betreuer*in
Christoph Matulla
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22747.16340.657761-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Zunahme an Berichten über von extremen Wetterereignissen verursachten Katastrophen innerhalb der letzten zwei Dekaden wird immer häufiger dem vom Menschen verursachten Klimawandel zugeschrieben. Diese Entwicklung wird nicht nur von der Allgemeinheit mit wachsender Sorge wahrgenommen, sondern insbesondere von den für den Bevölkerungsschutz Verantwortlichen verfolgt. Das Ziel Letzterer besteht, jedenfalls auf Österreich bezogen, darin, das gegenwärtig hohe Niveau im Bevölkerungsschutz in den kommenden Jahrzehnten unter Klimaänderungsbedingungen aufrecht zu erhalten. Die Eignung
zu diesem Zweck entwickelter Strategien hängt kritisch von Umfang und Güte der zu ihrer Erstellung verwendeten Ensembles regionaler Klimaänderungsszenarien ab.
Diese Masterarbeit ist Ergebnis einer Kooperation von am Ministerium für den Bevölkerungsschutz verantwortlichen Entscheidungsträgern (BMNT), dem "Climate Impact
Team" der Abteilung Klimaforschung des nationalen österreichischen Wetterdienstes
(ZAMG) und dem Institut für Meteorologie der Universität Wien. Das zentrale Ziel dieser Arbeit besteht in der Etablierung von raum-zeitlich hochaufgelösten Ensembles an Klimaprojektionen,
die sich über den österreichischen Teil des topographisch komplex strukturierten europäischen Alpenraums erstrecken. Darüber hinausgehend wird eine präliminäre Bewertung
der Anwendbarkeit dieser Ensembles im Bevölkerungsschutz vorgenommen. Deswegen betrachten wir sogenannte "hazard-development corridors", wie sie am Beispiel des bisher umfangreichsten Bevölkerungsschutzprojektes in Österreich seit Ende des zweiten Weltkrieges vorgenommen werden.
Zur Erzeugung der Ensembles wird ein empirisch-statistisches Downscalingverfahren zur Modellierung der regionalskaligen Klimaänderungen, die Analogmethode (AM), herangezogen.
Sie basiert einerseits auf der erfassten Dynamik der Atmosphäre sowie andererseits auf den diese beschreibenden Muster und Zeitreihen. Darauf beruhend verbindet sie die atmosphärischen Prozesse mit dem von ihnen induzierten Wettergeschehen im europäischen Alpenraum. Um einen höheren Detailgrad bei den Klimasimulationen zu erreichen, untergliedern
wir Österreich in drei klimatologisch unterschiedliche Regionen: das "Alpine Territory", AT, die "Northern Lowlands", NL, die "Southern Basin Chain", SB.
Die regionalskaligen Realisierungen müssen die physikalische Konsistenz des Wettergeschehens zwischen den drei Regionen jedoch gewährleisten. Das erfordert die Lösung eines
Optimierungsproblems unter Erfüllung von Nebenbedingungen.
Dies gelingt mit der Durchführung zweier Experimentkategorien, welche einerseits den räumlichen Sektor, über dem die Dynamik der Atmosphäre betrachtet wird, und andererseits
die Dimension des Vektorraums, der für die Analogsuche verwendet wird, variieren. Die Durchführung vieler hundert Experimente erlaubt die Detektion einer optimalen Kombination, die die auferlegten Bedingungen erfüllt. Um die Anwendbarkeit der erzeugten Ensembles zu bewerten, werden "hazard-development corridors" bestimmt, wie sie im zur Analyse des bisher umfangreichsten Bevölkerungsschutzprojektes in Österreich seit Ende des Zweiten Weltkrieges verwendet werden.
Abstract
(Englisch)
The increase in reports of weather-induced damage-events over the last two decades is increasingly attributed to human-made climate-change. This development is not only perceived with growing concern by the public, but is also being followed up by those responsible for civil protection. The aim of the latter, at least in Austria, is to maintain the current high level of civil protection in the coming decades under climate-change conditions. The suitability of strategies developed for this purpose depends critically on extent and quality of the ensembles of regional climate-change scenarios used to prepare them.
This master thesis is a result of a cooperation between decision makers responsible for civil protection at the Ministry of Sustainability and Tourism (BMNT), the 'Climate Impact
Team' of the Climate Research Department of the Austrian National Meteorological Service (ZAMG) and the Institute for Meteorology and Geophysics of the University of
Vienna. The central goal of this work is the establishment of spatial-temporal highly resolved ensembles of climate-projections that cover the Austrian part of the topographically
complex structured European Alps.
In order to generate ensembles of regional-scale climate-change projections, an empiricalstatistical downscaling technique, the analog method (AM), is applied. AM is based on recorded dynamics of the atmosphere, which it characterizes by pattern and associated time series. Based on measures of similarity, AM assigns regional-scale weather observations to large-scale atmospheric states. Thereby we account for Austria's diverse climate provinces by subdividing its territory into three climatologically different regions: the 'Alpine Territory', AT, the 'Northern Lowlands', NL, the 'Southern Basin Chain', SB.
In regard to regional-scale realizations we must, however, ensure their physical consistency in-between these regions - meaning they are not to be treated independently. This requires
the solution of an optimization problem on the large atmospheric scale under two boundary conditions related to 'captured information' on the one hand and 'coherence' on the other.
The goal is achieved by carrying out families of two experimental categories: one devoted to the investigation of the spatial extent of the geographical sector above which the atmospheric
dynamics is considered and the other to the sector's central position, which is moved across the European continent. In addition, these ensembles are used to derive so-called 'hazard-development-corridors'. Such corridors are applied in another study to analyze Austria's most comprehensive population protection project since the end of the
Second World War.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
downscaling analog method EOF analysis future projections hazard-development-corridors climate change extreme-weather events civil protection
Schlagwörter
(Deutsch)
Downscaling Analogmethode EOF-Analyse Zukunftsprojektionen Gefahrenkorridore Klimawandel Extremwetterereignisse Bevölkerungsschutz
Autor*innen
Andreas Mansberger
Haupttitel (Englisch)
Coupling of large-scale atmospheric processes to regional-scale weather development with focus on extreme events over complex terrain
Paralleltitel (Deutsch)
Kopplung (Downscaling) groß-skaliger atmosphärischer Prozesse an regional-skalige Wetterentwicklungen mit Fokus auf Extremereignisse im komplexen Terrain
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
VI, 49 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christoph Matulla
AC Nummer
AC15485753
Utheses ID
49909
Studienkennzahl
UA | 066 | 614 | |