Modelle

02.02.2010

1. Einleitung

Die beiden führenden Globalmodelle, die bei den ständig laufenden Verifikationen von Mittelfristprognosen derzeit am Besten abschneiden, sind das amerikanische GFS (Global Forecast System) und das europäische ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasting).

EZMWF läuft seit dem 22.01.2010 unter einer höheren horizontalen Auflösung (bei gleichbleibender vertikaler Auflösung). Es gilt:

• Hauptlauf, auch operationeller Lauf (OPER) bzw. deterministischer Lauf genannt: T1279 ( = 15,6 km)
• Kontroll-Lauf und Ensembles bis 7 Tage ("Leg A"): T639 (= 31,2 km)
• Kontroll-Lauf und Ensembles ab 7 Tage ("Leg B"): T319 (= 62,7 km)

Quelle: ECMWF

Für GFS gilt:

• Hauptlauf: T382 (= 34,9 km) bis 180h, danach mit T190 (= 70,1km)
• Kontroll-Lauf und Ensembles: T126 (= 105,8 km)

Quelle: EMC NCEP NOAA

Die Auflösung bei EZMWF berechnet sich nach a = d/(2*K), dabei ist a die Auflösung, d der Erdumfang und k die Wellenzahl jeweils in km), wobei sich letztere unter T... verbirgt, T steht für Truncation error (Abschneidefehler). Je höher T, desto später wird "abgeschnitten", d.h. desto genauer ist das Rechenschema. Infolge der viel höheren Auflösung bei EZMWF ist auch die Rechenzeit länger, weshalb EZMWF nur zwei Mal am Tag erscheint (00 UTC und 12 UTC) und GFS vier Mal (00, 06, 12, 18 UTC).

Bei GFS berechnet sich die Auflösung nach a = d/(3*k).

Generell gilt:

• Der Hauptlauf weist die besten Anfangsbedingungen und die höchste Modellauflösung auf
• Der Kontrolllauf weist die besten Anfangsbedingungen, aber eine geringere Modellauflösung auf
• Die Ensemble-Mitglieder (GFS: 20; EZMWF: 51) laufen zur selben Auflösung wie der Kontrolllauf, jedoch mit (minimal) veränderten Anfangsbedingungen

Wenn der Hauptlauf vom Ensemble-Mittel abweicht bzw. eine Ausreißerposition einnimmt, so ist der Hauptlauf nicht zwangsläufig auf dem falschen Dampfer, sondern kann aufgrund der höheren horizontalen Auflösung die Anfangsbedingungen auch besser als die Ensemble-Läufe erfassen und daraus eine bessere Prognose errechnen. Die größte Prognosesicherheit ist unabhängig davon gegeben, wenn Ensemble-Mittel, Kontrolllauf und Hauptlauf die geringsten Abweichungen zeigen. Mit zunehmendem Vorhersagezeitraum nimmt die Unsicherheit immer zu.

Jedoch ist zu beachten, dass kurzfristige (kleinräumige) Entwicklungen große Unsicherheiten zeigen können, während eine mittelfristige (großräumigere) Entwicklung sicherer ist. Je größer die Skala, umso sicherer die Prognose und umso weniger sollte man auf Details achten (2 m - Temperaturangaben für bestimmte Gitterpunkte sind für einen zeitraum von sieben Tagen unsinnig zu betrachten, man sollte sich hier auf großskalige Parameter wie 500 hPa /850 hPa beschränken).

2. Modellgüte

Die Modellgüte für die Modellläufe in der Mittelfrist wird für Tag 5 (t+120h) anhand der Anomalie-Korrelation berechnet, jeweils für Nord- und Südhemisphäre (zwischen 20° und 80° Breite). Bei einer Korrelation von 1 ist die Abweichung Null.

1. Vergleich GFS 00z-Lauf (deterministisch) mit anderen Modellen

2. Vergleich GFS-Läufe mit EZMWF-Läufen (deterministisch):

Beide Graphiken werden laufend aktualisiert. Für den Zeitraum seit der neuen Modellauflösung bei EZMWF (22. Januar) sind beispielsweise EZ 00z und EZ 12z deutlich besser als die einzelnen GFS-Läufe, wobei ein noch größerer Abstand schon zwische 10. und 15. Januar erreicht wurde. Eine längere Verifikationsserie ist also noch nötig, um die Güte der neuen Modellauflösung einordnen zu können.

3. Modelltopographie

4. Lokalmodelle (z.B. Cosmo, WRF)

5. Rechenschemata

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