Assimilierung von Polarimetrie und beobachtungsbasierten Nowcasts in die numerische Wettervorhersage

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Roland Potthast; Professor Dr. Clemens Simmer; Privatdozentin Silke Trömel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320397309

RealPEP verbessert beobachtungsbasierte Niederschlagsschätzung (QPE), Nowcasting (QPN) Numerische Vorhersage von Niederschlag (QPF) durch Verwendung der Informationen in polarimetrischen Radar- und in Satellitenbeobachtungen zu mikro- und makrophysikalischen Prozessen. Unser Ziel ist eine signifikante Verbesserung der quantitativen Niederschlagsvorhersage durch die numerische Wettervorhersage (NWP) und damit auch in der Vorhersage von Abflüssen und potentiellen Überflutungen in kleinen und meso-skaligen Einzugsgebieten (FFP). Aufgrund der fehlenden physikalischen Prozessbeschreibung, die nur durch dynamische Modellen geleistet werden kann, und der begrenzten Lebenszeit von Niederschlagssystemen reduziert sich die Vorhersagegüte beobachtungsbasierten Nowcastings schnell mit zunehmendem Vorhersagehorizont. In diesem Projekt werden auf verschiedenen Wegen die in P1 und P2 abgeleiteten Informationen zu Wolken- und Niederschlagsprozessen in polarimetrischen Radar- und Satellitenbeobachtungen ausgenutzt um eine nahtlose Vorhersage von Niederschlag für einen Zeithorizont von bis zu einem Tag zu erhalten. Radarpolarimetrie und Satellitenbeobachtungen werden in die Datenassimilation einbezogen durch (a) Assimilierung von Polarimetrie-basierter Hydrometeorklassifizierung und dazugehöriger Mischungsverhältnisse (Kooperation C1, P1), durch (b) Assimilierung von beobachtungsbasierter Informationen zu neuen Konvektionszellen (Kooperation C1 und P2), durch (c) die direkte Assimilierung polarimetrischer Momente wie der differentiellen Reflektivität, der spezifischen differentiellen Phase und des Korrelationskoeffizienten zusätzlich zu Reflektivitäten und Radialwinden, und durch (d) die Erweiterung der Assimilation von beobachteten Atmosphärenzuständen auf ihre Nowcasts (Kooperation P2). Die Ergebnisse aus den verschiedenen Verfahren werden in Kooperation mit P4 (FFP) hinsichtlich ihres Informationsgewinns für die Abfluss- und Überflutungsvorhersage evaluiert. In Phase I von RealPEP wird sich das Projekt auf die Verfahren (a) – (c) konzentrieren, während Phase II sich auf das Verfahren (d) mit den erfolgreichsten Varianten von (a) – (c) fokussiert. Unsere Vision ist eine bestmögliche Annäherung des beobachtungsbasierten 3D-Komposits durch die NWP-Analyse für hochaufgelöste und präzise QPE, QPN und QPF.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2589: Zeitnahe Niederschlagsschätzung und -vorhersage