Institut für Meteorologie und Klimaforschung

Vorhersagbarkeit von großskaligen Gewittersystemen

Am Pfingstmontag 2014 entstand über Frankreich ein großskaliges Gewittersystem (engl.: Mesoscale Convective System, MCS), welches entlang seiner Zugbahn über Norddeutschland sehr starke Schäden durch Starkregen, Windböen und Blitze verursachte. Sogar Todesopfer waren zu beklagen. Leider war die Vorhersagbarkeit dieses System recht niedrig. Am IMK-TRO wurden nun neue Simulationen mit dem beim Deutschen Wetterdienst operationell verwendeten COSMO-Modell für diesen Fall durchgeführt. Dabei wurde das Modellgebiet so groß gewählt, dass der komplette Lebenszyklus dieses Systems von der französischen Atlantikküste bis nach Polen hinweg erfasst werden konnte. Es zeigte sich, dass nur kleinste Veränderungen in der Lage des Modellgebietes entscheidend sein können, ob das System erfolgreich simuliert werden kann oder nicht

Simulierte Tagesregensumme vom 9. Juni 2014 in mm. Der erfolgreiche Referenzlauf ist im Zentrum (e) dargestellt, die Ergebnisse der verschobenen Modellgebiete sind um das Zentrum in Richtung ihrer Verschiebung angeordnet. Die rote Linie zeigt die Zugbahn des Gewittersystems.

Neben einer erfolgreichen Referenzsimulation haben wir systematisch das Modellgebiet um lediglich einen Gitterpunkt in 8 verschiedene Richtungen verschoben. Es zeigte sich, dass drei dieser Simulationen überhaupt kein Gewitter mehr über Deutschland simulieren. Die Verschiebung des Modellgebietes hatte nur kleinste Änderungen in den Anfangs- und Randdaten zur Folge. Der Hauptgrund für die Unterschiede ist in der Nähe der Zugbahn des Systems zur Küste und zum im Vergleich zur Landoberfläche kälteren Meerwasser zu finden. Das Modell simuliert kleinste Unterschiede der Position der Vorläufer des Systems zum kälteren Meer, so dass zum Teil schlechtere Bedingungen für Gewitter auftreten und die Vorläufer sich schließlich über dem kälteren Meer auflösen. Bei diesen Simulationen treten dann über Deutschland überhaupt keine Gewitter oder Regen mehr auf.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Sensitivität gegenüber solch kleinsten Unterschieden in den Anfangs- und Randdaten ein Indikator für eine schlechte Vorhersagbarkeit konvektiver Systeme sein könnte. Diese beispielhafte Fallstudie sollte deshalb auch für andere Tage mit anderen Wetterlagen angewendet werden.

Literatur: Barthlott, C. and A.I. Barrett: Large impact of tiny model domain shifts for the Pentecost 2014 mesoscale convective system over Germany, Weather Clim. Dynam. 1, 207-224, DOI:10.5194/wcd-1-207-2020