Projektbeschreibung
Wichtige Ergebnisse des Forschungsvorhabens COPS sind im Jahr 2011 in einem Sonderband des „Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society“ erschienen. In 21 Aufsätzen werden die experimentellen Befunde zur Auslösung konvektiven Niederschlags mit den Prognosen unterschiedlicher Wettervorhersagemodelle verglichen und bewertet. Ansätze zur Verbesserung der Niederschlagsvorhersage werden abgeleitet. Zugang zu den Veröffentlichungen finden Sie hier.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat im Jahr 2004 aufgrund einer Initiative deutscher meteorologischer Institute, u.a. des IMK-TRO, und des Deutschen Wetterdienstes ein Schwerpunktprogramm "Quantitative Niederschlagsvorhersage" (SPP 1167) eingerichtet (Abkuerzung PQP). Im Programm PQP wird ein großes Feldmessprogramm COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study) zur Niederschlagsentstehung im süddeutschen Mittelgebirgsraum durchgeführt, das vom Institut fuer Physik und Meteorologie der Universität Stuttgart-Hohenheim (Prof. V. Wulfmeyer) koordiniert wird und vom IMK-TRO (Prof. Ch. Kottmeier) organisatorisch und experimentell maßgeblich mitgetragen wird.
Motivation und Messstrategie
Die Quantitative Niederschlagsvorhersage (QNV) ist vielfach noch so ungenau, dass sie für wichtige Anwendungen, wie z.B die Hydrologie, kaum genutzt werden kann. Die Schwächensind zur Zeit (a) die mangelhafte Erfassung der Komponenten des Wasserkreislaufs, (b) die nicht aufgelösten Strukturen, sowie Fehler in den Anfangsfeldern und (c) unzureichende Methoden zur optimalen Einbindung von Beobachtungen in Vorhersagemodelle. Es ist Ziel von COPS, die Vorhersagequalität von orographisch induzierten Niederschlägen durch 4-dimensionale Messungen und durch Modellierung der Prozessabläufe zu verbessern. Es ist Ziel von TRACKS, Datensätze zur Optimierung von Modellen des konvektiven Transports von Spurenstoffen zu gewinnen.
Die Probleme werden mit folgenden Verfahren bearbeitet:
- Erschließung von Synergieeffekten durch den Einsatz von In-Situ- und Fernerkundungs-Messinstrumenten auf boden- und luftgestützten Geräteträgern
- Einsatz von speziell auf komplexe Geländeformen angepassten Vorhersagemodellen
- Nutzung von Datenassimilations- und Ensemblevorhersage-Systemen
Flugzeuggebundene Plattformen für COPS und TRACKS:
- DLR Falcon
- SAFIRE Falcon
- FAAM BAe146
- EUFAR P68B
- FZK Enduro
- SAFIRE/ATR 42
- Univ. BS/FZK DO128
- MetAir Dimona
- FZJ Zeppelin NT
- MPIC Learjet
Messzeitraum: 1. Juni - 31. August 2007
Messgebiet: Südwest-Deutschland und Ost-Frankreich
Hochaufgelöste Messungen überdecken den gesamten Lebenszyklus des Niederschlags und beinhalten die Messung von Schlüssel-Prozessen wie der Konvektionsauslösung und der Wolkenbildung.
- Bildung von Frontalzonen im Wind-, Feuchte- und Temperaturfeld auf der synoptischen Skala
- großskalige Hebung im Falle einer potentiell instabilen Schichtung
- Konvergenz durch erzwungene Hebung und thermisch angetriebene sekundäre
- Windsysteme; Windscherung im Bereich der Gebirgsrücken; Variationen der Höhe
der konvektiven Grenzschicht - Feuchte- und Temperaturgradienten, die die Konvektionshemmung (CIN) und die konvektiv verfügbare potentielle Energie (CAPE) entlang der Gebirgsrücken bestimmen
- Beeinflussung des Tagesgangs von Variablen in der atmosphärischen Grenzschicht durch den Aerosolgehalt in der bodennahen Luftmasse vor Konvektionsbeginn
Nutzung von Synergieeffekten durch hochentwickelte Fernerkundungsverfahren
Es werden hochentwickelte Fernerkundungsverfahren (z.B. scannende Lidar- und Radar-Geräte) genutzt, um die Prozesse vor, während und nach dem Auftreten konvektiver Ereignisse zu erforschen. Diese Prozesse werden unter orographisch und synoptisch geprägten Bedingungen vermessen. Die Daten werden gleichfalls zur Assimilation in Modelle (sowohl operationell als auch zu Forschungszwecken) sowie zur COPS Missionsplanung genutzt. Für weitergehende Fallstudien werden sie in der Datenbank des World Data Center for Climate (Hamburg) archiviert.
Links:
Offizielle Webseite bei der Universitaet Bonn (Koordination): http://www.meteo.uni-bonn.de/projekte/SPPMeteo/.
COPS Projektbüro: http://www.uni-hohenheim.de/spp-iop/
COPS Operationszentrum: http://www.cops2007.de/
The Central region of COPS (WMV-Film, 55MB)