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DFG-Schwerpunktprogramm 1167

DFG-Schwerpunktprogramm 1167
Ansprechpartner:Prof. Dr. Ch. Kottmeier
Projektgruppe:IMK-TRO

Quantitative Niederschlagsvorhersage im Kurzfristbereich;
Short-Range Quantitative Precipitation Forecast (SRQPF)

Dieses Projekt innerhalb des DFG-Schwerpunktprogramms „Quantitative Niederschlagsvorhersage“ ist ein gemeinsames Vorhaben der Universitäten Hohenheim (Hans-Stefan Bauer, Volker Wulfmeyer), Dresden (Franz H. Berger) und Karlsruhe (Christoph Kottmeier)  sowie des GeoForschungsZentrum Potsdam (Gerd Gendt).

Das Vorhaben basiert auf folgenden Hypothesen zum Einfluss von Wasserdampf und Wind auf die Konvektions- und Niederschlagsentwicklung:

  • Die quantitative Niederschlagsvorhersage lässt sich durch bessere Initialisierung der Feldverteilungen von Wasserdampf und Wind in den Modellen, speziell vor dem Einsetzen von Konvektion, verbessern.
  • Fernerkundungssysteme können die dazu notwendigen Daten liefern.
  • Die Einbeziehung von Wasserdampf- und Winddaten aus dem Umfeld von Wolken und Niederschlagssystemen ermöglicht eine bessere Initialisierung von Wolkenwasser in den Modellen.

Darauf aufbauend sollen im Projekt vorrangig folgende Ziele bearbeitet werden:

  • Verbesserung der Initialisierung von Wasserdampf, Wind und Wolken in numerischen Wettervorhersagemodellen mittels Daten innovativer Messsysteme (LIDAR, GPS).
  • Entwicklung eines Kurzfristvorhersagesystems für Forschungszwecke und operationellen Einsatz, basierend auf erweitertem Datenmaterial und verbesserten Datenassimilationstechniken.
  • Bereitstellung eines Kurzfristvorhersagesystems für die Messvorhaben IOP-COPS  und GOP innerhalb des DFG-Schwerpunktprogramms.

Der Beitrag des IMK in diesem Projekt besteht in der Bereitstellung von Daten mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung aus verbesserten in-situ Vertikalsondierungen mit einem patentierten Dropsondensystem. Diese Daten dienen der Kalibrierung von GPS- und Lidar Fernerkundungssystemen, sie werden zur Datenassimilation des Modellsystems und für Beobachtungssimulationsexperimente genutzt.

Die Dropsonden sind mit einem Taupunktspiegel und einem Partikel- bzw. Tröpfchenzähler ausgerüstet. Es können während der Messphasen grundsätzlich beliebig viele Sonden gleichzeitig eingesetzt werden (praktisch bis zu 30 Stück). Die Sonden können vom Flugzeug aus abgeworfen werden oder vom Boden aus aufgelassen werden. Im letzteren Fall wird während des Aufstiegs und Abstiegs gemessen. Die Gipfelhöhe des Aufstiegs ist frei wählbar.

Damit können z. B. Aufstiege von Sondenclustern auf den Knoten eines Modellgitters durchgeführt werden (s. Abbildung) und die quasi dreidimensionalen Sondierungen von Wind- und Wasserdampf-Lidarsystemen können vielfach verifiziert werden.   

Schematische Darstellung eines Drop-Up-Sonden-Clusterfluges bestehend aus 4 Sonden, die an den Eckpunkten eines Modellgitters gestartet wurden. Der Messflug besteht aus Aufstieg der Sonde am Ballon (1), Flug auf konstantem Niveau (2) und Abstieg der Sonde am Fallschirm (3).