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