Convective Storm Initiation Project (CSIP)

Das IMK beteiligt sich mit einem Beitrag am Convective Storm Initiation Project (CSIP) im Sommer 2005 im Süden von England.

Die zuverlässige Vorhersage von konvektiven Niederschlägen ist aufgrund der gestiegenen Schäden, die durch Überflutungen und Windlast bei Unwettern entstehen, von großer Bedeutung. Zahlreiche Stürme haben in der Vergangenheit Überflutungen und andere Schäden mit beträchtlichem Ausmaß in Großbritannien und anderen Teilen Europas verursacht. So werden Sturzfluten fast ausschließlich durch Konvektion verursacht. Jedoch ist die Vorhersagegüte für konvektive Starkniederschläge momentan noch sehr gering.  Dabei ist vor allem die Genauigkeit der Vorhersage eines mesoskaligen Modells stark davon abhängig, wie gut die Analyse bzw. die Vorhersage zum Beginn der konvektiven Entwicklung ist.

CSIP soll die Mechanismen erklären, die für die Auslösung von niederschlagsreicher Konvektion in der maritimen Umgebung des südlichen Englands verantwortlich sind.  Untersucht wird, warum sich konvektive Wolken bilden und sich zu Wolken weiterentwickeln, aus denen Niederschlag fällt. CSIP wird durch Durchführung und Auswertung eines geeigneten Messprogramms durch einen Verbund mehrerer Universitäten einen wertvollen Datensatz für die Validierung und Weiterentwicklung von numerischen Wettervorhersagemodellen zur Verfügung stellen.

Die Auslösung konvektiver Zellen ist bei der Konvektionsvorhersage bislang noch ein kritischer Punkt. Dabei sind drei Aspekte von besonderer Bedeutung.

1. Welche lokalen Störungen in der Grenzschicht lösen neue konvektive Zellen aus? Dabei kommen horizontale Konvergenz oder lokal verstärkte Hebungsprozesse in Verbindung mit der Orographie sowie der Land/See-Übergang und die heterogene Bodennutzung in Frage. Des Weiteren spielen Variabilitäten der Temperatur und vor allem der Feuchte aufgrund unterschiedlicher Landnutzung und Bodenfeuchte eine Rolle.

2. Welche mesoskaligen Antriebe in der Troposphäre definieren Gebiete, in denen es bei Vorhandensein eines Auslöseprozesses zur Konvektion kommen kann?

3. Wie beeinflussen kleine Veränderungen innerhalb der Atmosphäre ausgelöst durch vorhergehende konvektive Zellen die nachfolgenden Störungen? Konvektive Wolken verursachen neben Vertikaltransporten sowohl bodennahe Gebiete mit kalter Luft als auch Feuchteanomalien in der Troposphäre und vorübergehende Variationen der statischen Stabilität aufgrund von konvektiv erzeugten Schwerewellen.

Das Projekt wird um den Standort zweier Radargeräte in Chilbolton durchgeführt. Eine Vielzahl von neuen mobilen Messsystemen wird zum Einsatz kommen: 3 Sodars, 1 Doppler-Lidar, 1 Wind Profiler, 1 Aerosol- und Ozon-Lidar, mehrere automatische Wetterstationen, mobile Radiosondenstationen und ein Messflugzeug vom Typ Cessna. Das Messprogramm wird von Juni bis August 2005 stattfinden, eine Vorabstudie wurde bereits im Juli 2004 durchgeführt.

Das IMK beteiligt sich mit folgenden Messsystemen an CSIP:

• Forschungsflugzeug  DO128 für meteorologische und chemische Messungen
• 2 Radiosonden-Systeme
• 2 Energiebilanzstationen
• 1 Doppler-Wind-Lidar
• 1 Wolken-Radar

 

CSIP-Untersuchungsgebiet im südlichen England und verfügbare Instrumentierung

Die Hauptziele der IMK-Aktivitäten innerhalb von CSIP sind

• die statistische Untersuchung der Stärke, Häufigkeit, Andauer, Ausdehnung und des Tagesgangs der Konvektion über leicht hügeligem Gelände in mittleren Breiten

• die skalenabhängige Analyse der Prozesse, die die Konvektionsauslösung steuern
- synoptische Skala: Voritcityadvektion, Warm- und Kaltluftadvektion, potentielle Instabilität
- regionale Skala: Land/See-Wechselwirkung, orographischer Einfluss
- lokale Skala: Einfluss von Landnutzung, Vegetation und Bodenfeuchte

• die numerische Simulation von CSIP-Fällen mit unterschiedlichen Versionen des Lokal-Modells des Deutschen Wetterdienstes.