Meteorologie
Final Report Abstract
Im Rahmen des Heisenberg-Stipendiums wurde eine Reihe von Themenbereichen der mesoskaligen meteorologischen Modellierung behandelt, wobei der Schwerpunkt einerseits auf Modellverbesserungen bzw. -Weilerentwicklungen und andererseits auf Anwendungen im Bereich der Gebirgsmeteorologie lag. Die Modellentwicklungsarbeiten wurden überwiegend am Weather Research and Forecasting Model (WRF) durchgeführt, das federführend am National Center for Atmospheric Research (NCAR) entwickelt wurde. Insbesondere wurde ein neuartiges zeitabhängiges Vertikalkoordinatensystem entwickelt, das erstmals weitgehende Erhaltungseigenschaften mit uneingeschränkter Tauglichkeit für nichthydrostatische Modelle kombiniert. Das Koordinatensystem erlaubt beispielsweise eine Relaxation der Modellflächen der freien Atmosphäre an Isentropen, was deutliche Vorteile bei der Simulation der Tropopause bzw. von Austauschprozessen im Tropopausenbereich bietet. Während eines sechswöchigen Aufenthalts am NCAR wurde außerdem eine Reihe kleinerer Modellverbesserungen (u.a. Berücksichtigung der Hangneigung bei der Berechnung der solaren Strahlung) implementiert. Auf der Anwendung mesoskaliger Modelle basierende Studien beschäftigten sich zum einen mit orographisch modifiziertem Niederschlag, mit Schwerpunkten in der Untersuchung kleinskaliger Niederschlagsvariabilität und den zugrundeliegenden physikalischen Prozessen sowie im Bereich Modell Validierung. Die Prozessstudien offenbarten unter anderem einen bislang nicht in der Literatur beschriebenen Einfluss der Schneefallgrenze auf die lokale Niederschlagsverteilung im Gebirge, der auf die unterschiedlichen Fallgeschwindigkeiten von Schnee und Regen zurückgeführt werden kann. Außerdem wurde untersucht, inwieweit es mit semi-idealisierten Modellierungsansätzen (d.h. realistischer Modelltopographie gekoppelt mit idealisierten Anströmbedingungen) möglich ist, klimatologische Niederschlagsmuster für verschiedene atmosphärische Bedingungen zu reproduzieren. Zum anderen wurden Studien zu verschiedenen Aspekten der Strömungsdynamik in alpinem Gelände durchgeführt. Diese beschäftigten sich speziell mit der Dynamik des alpinen Föhns, mit der Wechselwirkung zwischen Strömungsdynamik und Niederschlag bei langanhaltenden Stauniederschlägen, und mit der Wechselwirkung thermisch getriebener Talwinde mit der synoptischskaligen Strömung.
Publications
- Gap flows: Results from the Mesoscale Alpine Programme. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 133. 2007, Issue 625, pp. 881–896.
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(See online at https://dx.doi.org/10.1002/qj.66) - Quantitative precipitation forecasting in the Alps: The advances achieved by the Mesoscale Alpine Programme (MAP). Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 133. 2007, Issue 625, pp. 831–846.
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(See online at https://dx.doi.org/10.1002/qj.65) - Using wind fields from a high-resolution atmospheric model for simulating snow dynamics in mountainous Terrain. Hydrological Processes, Special Issue: Mountain Hydroclimatology and Snow Seasonality, Vol. 23. 2009, Issue 7, pp 1064–1075.
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(See online at https://dx.doi.org/10.1002/hyp.7208)
