Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

High-Resolution Reanalyses and Impact Studies for Improving Process Understanding and Precipitation Forecast

Skill based on the COPS Data Set (COPS-GRID)

V. Wulfmeyer1, H.-S. Bauer1, G. Gendt2, J. Wickert2, W. Wergen3

(1) Institute of Physics and Meteorology (IPM), University of Hohenheim, (2) GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ), (3) German Weather Service (DWD)

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

Bisherige Ergebnisse

• Entwicklung von Beobachtungsoperatoren für bodengebundenes und flugzeug- gestütztes Lidar, Dropsonden und GPS slant path delay Daten.

• Operationelles Assimilations- und Vorhersagesystem basierend auf MM5 und die 4DVAR während COPS und D-PHASE.

• Betrieb eines deutschlandweiten Netzes von 220 GPS Stationen während COPS und D-PHASE (verdichtet im COPS Gebiet).

• Bereitstellung von GPS Slant Path Delay Beobachtungen für die quasi- operationelle Assimilation im MM5 4DVAR System.

• Operationeller Betrieb der Modellkette COSMO-EU und COSMO-DE während COPS und D-PHASE. Assimilation zusätzlicher Radiosondendaten (z.B. ARM Mobile Facility) während COPS.

• Radar Radialwinde für die COPS Periode

DWD

IPM

GFZ

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

Vergleich des Monatsmittels des Tagesganges des Niederschlags [mm] für den August 2007.

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

GPS basierter vertikal integrierter Wasserdampf-gehalt (IWV) COPS IOP 9c (20. Juli 2007)

Vertikal integrierter Wasserdampfgehalt (IWV) hergeleitet aus dem deutschen Stationsnetz (~220 Stationen). Die Daten werden vom GFZ in quasi-Echtzeit zur Verfügung gestellt.

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

Radial winds for the COPSperiod are stored at DWD.

Data need to be decoded,mapped and pre-processed.

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

Hochaufgelöste Prozesstudien ausgewählter COPS IOPs

Optimierung und Erweiterung des MM5/WRF Assimilationssystems

• Verwendete Modellphysik

• Spin-up (Initialisierung mit Modellschichten, Wolkenwasser und Wolkeneis, Digitaler Filter)

• Operatoren für abtastende Lidarsysteme und Radialwinde vom Radar

• Umstieg auf das WRF als Nachfolger des MM5 in der 3. Phase des PQP.

Wasserdampf-Mischungsverhältnis beobachtet von einem hypothetischen Lidar, hergeleitet aus MM5 Modelldaten.

• Verwendung des optimierten und erweiterten Assimilationssystems.

• Verständnis der Prozesse im Modell

• Unterschiede zur Realität aus dem Vergleich mit COPS Beobachtungen.

• Sensitivitätsstudien mit geänderten Parametrisierungen

Vergleich eines Zeit-Höhenschnitts des Wasserdampf-mischungsverhältnisses von UHOH DIAL und MM5.

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

GPS Meteorologie

• Erweiterung des GPS-Netzwerks: Deutschland (●), Frankreich (●), Schweiz und ~20 Stationen des verdichteten COPS Netzes im Schwarzwald.

• Konsistente Re-Prozessierung des erweiterten GPS Datensatzes (~ 400 Stationen) für die COPS/GOP Periode mit neu entwickelten Analysemethoden.

Entwicklung neuer GPS-Prozessierungstechniken für den integrierten Wasserdampf (IWV) und die Slant Path Delays:

• Modelle zur Korrektur des Phasenzentrums der GPS Antenne

• Verminderung von Mehrwegeffekten

• Korrektur lokaler Einflüsse (Stacking-Techniken)

• Verbesserte Fehlerabschätzung für GPS-Daten

Kick-Off Meeting PQP Phase 3, Bonn, April 10-11, 2008

Reanalysen und Impakt-Studien für COPS mit COSMO-DE

Ziel:

• Untersuchen des Einflusses von Daten des Radar- und GPS Netzwerks auf die Analyse- und Vorhersagequalität.

• Bereitstellung konsistenter Reanalysen

Real time COPS

GPS TD

Radar winds

Radar refl.

Wind profile

Aircraft

Temp/Pilot

Synop/Ship/Metar

AllGPSRadar winds

Base

line

Operations

Experiment

Observations

Real time COPS

GPS TD

Radar winds

Radar refl.

Wind profile

Aircraft

Temp/Pilot

Synop/Ship/Metar

AllGPSRadar winds

Base

line

Operations

Experiment

Observations

Aufgaben:

• Vorbereiten des Assimilationssystems für die neuen Daten

• Erstellen von 4 Reanalysen über die gesamte COPS Periode

• Impakt-Studien mit COPS Beobachtungen für ausgewählte IOPs