Grenzen der Vorhersagbarkeit in den mittleren Breiten aus Sicht der potentiellen Vorticity

Publikationstyp:

Sonstiges

Metadaten:

Abstract

&lt;p&gt;Die nicht-linearen Multiskalendynamik der Atmosph&amp;#228;re begrenzt den Zeitraum, &amp;#252;ber den Vorhersagen dieses komplexen Systems m&amp;#246;glich sind. Wir betrachten die Dynamik, die zum Anwachsen von Unsicherheit in Mittelfrist-Vorhersagen f&amp;#252;hrt, basierend auf der potentiellen-Vorticity (PV) Sichtweise der Dynamik der mittleren Breiten. Ausgehend von der PV-Gleichung beschreiben wir quantitativ das Anwachsen der Unterschiede in der PV zwischen Vorhersage und Analyse bzw. zwischen Mitgliedern einer Ensemblevorhersage. Die Tendenzen dieser PV-Unterschiede k&amp;#246;nnen wir dabei verschiedenen Prozessen und Mechanismen zuordnen. Unsere PV Diagnostik stellt dadurch ein wertvolles Werkzeug dar, um mechanistisches Verst&amp;#228;ndnis des str&amp;#246;mungsabh&amp;#228;ngigen Anwachsens von Vorhersageunsicherheit zu erlangen.&lt;/p&gt; &lt;p&gt;Wir betrachten in dieser Pr&amp;#228;sentation numerische Experimente sowie auch operationelle Vorhersagen. In den numerischen Experimenten, ausgehend von sehr geringen St&amp;#246;rungen der &quot;Vorhersage&quot;, finden wir ein drei-Phasen Modell f&amp;#252;r das Anwachsen der Unsicherheit. Besonders spannend ist dabei, dass sich die quantifizierten dominanten Prozesse in zwei der drei Phasen von bisherigen Modellen des Anwachsens der Unsicherheit bedeutend unterscheidet: Konsistent mit vorherigen Studien sind Feuchtprozesse auf der konvektiven Skala ma&amp;#223;geblich f&amp;#252;r die erste Phase. In einer zweiten Phase werden die Unsicherheiten durch divergentes Ausstr&amp;#246;men in der oberen Troposph&amp;#228;re auf die Tropopause projiziert, wo sie in der dritten Phase durch nicht-lineare Wellendynamik verst&amp;#228;rkt werden. Die Prozesse, die das Anwachsen der Unsicherheit dominieren, k&amp;#246;nnen sich demnach bedeutend von den dominierenden Prozessen des zugrunde liegenden Systems unterschieden: Baroklines Wachstum spielt keine bedeutende Rolle f&amp;#252;r das Anwachsen von Unsicherheit in dem hier pr&amp;#228;sentierten Mittel &amp;#252;ber viele F&amp;#228;lle.&lt;/p&gt; &lt;p&gt;F&amp;#252;r die Entwicklung von Wettervorhersagesystemen scheint es von besonderem Interesse zu sein zu untersuchen, wie Modellfehler oder stochastische Parametrisierungen das divergente Ausstr&amp;#246;men in der oberen Troposph&amp;#228;re ver&amp;#228;ndern. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es gerade dieses Ausstr&amp;#246;men ist, das das weitere Anwachsen der Vorhersageunsicherheit durch nichtlineare Wellendynamik am effizientesten ausl&amp;#246;st.&lt;/p&gt;

Autoren

Michael Riemer
George Craig
Tobias Selz
Franziska Teubler

DOI

10.5194/dach2022-83

Buchtitel

Copernicus GmbH

Datum der Veröffentlichung

2021

Status

Published

Herausgeber URL

http://dx.doi.org/10.5194/dach2022-83

Datum der Datenerfassung

2021

Titel

Grenzen der Vorhersagbarkeit in den mittleren Breiten aus Sicht der potentiellen Vorticity

Datenquelle: Crossref

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Theoretische Meteorologie und Atmosphärische Dynamik

Grenzen der Vorhersagbarkeit in den mittleren Breiten aus Sicht der potentiellen Vorticity

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