SPP 1167:  Quantitative Niederschlagsvorhersage

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5472089

Wasser ist die Voraussetzung für die wichtigsten Lebensprozesse. Die Atmosphäre regelt die Verfügbarkeit von Wasser maßgeblich durch den Niederschlag. Die Vorhersagbarkeit der Atmosphäre im Allgemeinen und die des Niederschlags im Speziellen ist daher von herausragender gesellschaftlicher, wirtschaftlicher und sozialer Bedeutung. Die Weiterentwicklung von meteorologischen Vorhersageverfahren und Beobachtungssystemen hat in den letzten Jahren die Qualität der kurz- (bis 3 Tage) und mittelfristigen (bis 10 Tage) Wettervorhersage z.B. für Temperatur und Wind stetig verbessert. Im Gegensatz dazu gibt es beim Niederschlag heute noch die gleichen Defizite wie vor 16 Jahren. So ist die quantitative Niederschlagsvorhersage (QNV) immer noch von so geringer Qualität, dass sie für viele Anwendungen quantitativ kaum nutzbar ist. Die Defizite werden derzeit (a) in unvollständigen Modellierungen der Komponenten des Wasserkreislaufes, (b) in Lücken, nicht aufgelösten Strukturen und Fehlern in den Anfangsfeldern, (c) in mangelhaften Methoden bei der optimalen Verknüpfung von Beobachtungen und Vorhersagemodellen (Assimilation von Daten in die Modelle), aber auch (d) in grundsätzlichen Problemen bei Verständnis und Interpretation von deterministischen Wettervorhersagemodellen gesehen.
Das Schwerpunktprogramm hat daher folgende übergeordnete wissenschaftlichen Ziele:
-- Identifikation der für die Defizite verantwortlichen physikalischen und chemischen Prozesse bei der QNV
-- Bestimmung und Ausschöpfung der Potenziale vorhandener und neuer Daten und Prozessbeschreibungen zur Verbesserung der QNV
-- Bestimmung der Vorhersagefähigkeit von Wettervorhersagemodellen durch statistisch-dynamische Analysen bezüglich der QNV
Das Schwerpunktprogramm kooperiert eng mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD). Der DWD stellt sein operationelles Vorhersagesystem als ein Experimentalsystem einschließlich einer Hochleistungsrechnerumgebung für Universitäten und Forschungsinstitute zur Verfügung.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Belgien, Österreich, Schweiz, USA

Projekte

• 4-dimensional remote sensing based on the Convective and Orographically-induced Precipitation Study (COPS) for studying convective initiation in complex terrain (Antragsteller Behrendt, Ph.D., Andreas )
• Aerosol and vertical-velocity profiling and cloud glaciation observations during COPS (Antragsteller Ansmann, Albert )
• Contribution of lower and upper tropospheric forcing to the initiation and inhibition of convection over complex terrain (Antragsteller Barthlott, Christian )
• Coordination of SPP 1167 cross cutting issues including the NUMEX environment (Antragsteller Hense, Andreas N. )
• Coordination of the SPP 1167: Study of the process chain and predictability of precipitation by combining the D-PHASE ensemble and the COPS data sets in the COPS domain (Antragsteller Lautenschlager, Michael ;  Rotach, Mathias ;  Steinacker, Reinhold ;  Wulfmeyer, Volker )
• Data Assimilation and Ensemble Modelling for the Improvement of Short Range Quantitative Precipitation Forecasts (DAQUA) (Antragsteller Craig, George ;  Elbern, Ph.D., Hendrik ;  Leuenberger, Daniel ;  Schraff, Christoph ;  Simmer, Clemens )
• Development of a new hybrid cumulus parameterization scheme for use in nonhydrostatic weather prediction models (Antragsteller Bott, Andreas )
• Development of a resolution-dependent parameterisation for surface fluxes with inclusion of sub-grid-scale land-use effects (Antragstellerin Schlünzen, Katharina Heinke )
• Evaluation of the life cycle of deep convection over mountainous terrain using radar, lidar and lightning observations (Antragsteller Hagen, Martin )
• Generation and validation of probabilistic quantitative precipitation forecasts using breeding and Ensemble Kalman methods with the global model GME (Antragsteller Marotzke, Jochem )
• Generation, validation and calibration of probabilistic quantitative precipitation forecasts using breeding and Ensemble Kalman methods with the global model GME (Antragsteller Hense, Andreas N. ;  Marotzke, Jochem ;  Rhodin, Andreas )
• High-resolution Reanalyses and Impact Studies for Improving Process Understanding and Precipitation Forecast Skill based on the COPS Data Set (Antragsteller Gendt, Gerd ;  Stephan, Klaus ;  Wulfmeyer, Volker )
• Hybrid probabilistic forecast scheme for postfrontal shower precipitation (Antragsteller Hauf, Thomas )
• Investigation of the influence of new active remote sensing instruments on numerical weather prediction models (Antragsteller Dörnbrack, Andreas )
• Mechanisms and prediction of precipitation over complex terrain (Antragsteller Kunz, Michael )
• Multi-scale analysis of the impact of soil moisture and boundary layer processes on convective precipitation (Antragsteller Kottmeier, Christoph )
• Multiple scales analysis of precipitating clouds: Feasibility study for selected cloud types (Antragsteller Etling, Dieter ;  Klein, Rupert )
• Multiple scales analysis of precipitating clouds: Feasibility study for selected cloud types (Antragsteller Etling, Dieter )
• New insights into precipitation development as affected by novel investigations on the limitation of large raindrops' sizes (Antragsteller Beheng, Klaus Dieter ;  Weigand, Bernhard )
• On the potential of total lightning data for nowcasting of thunderstorms and precipitation. Part II: Assessment of the benefit of total lightning using a MOS (Model Output Statistics) approach. (Antragsteller Hauf, Thomas )
• Operation of two Doppler on Wheels (DOW) mobile X-band radars during COPS (Antragsteller Wulfmeyer, Volker )
• Precipitation forecast toolbox within the testbed for experimental numerical weather forecast (NU-MEX) (Antragsteller Joppich, Wolfgang )
• Preconditions to GPS water vapour tomography with a resolution relevant for data assimilation in weather forecast models (Antragsteller Raabe, Armin )
• Quantification of topographic effects on predicted precipitation for typical Elbe-catchments in the Erzgebirge (Antragsteller Tetzlaff, Gerd )
• Quantitative evaluation of regional precipitation forecasts using multi-dimensional remote sensing observations (Antragsteller Craig, George )
• Quantitative evaluation of regional precipitation forecasts using multi-dimensional remote sensing observations (Antragsteller Fischer, Jürgen )
• Quantitative evaluation of regional precipitation forecasts using multi-dimensional remote sensing observations (QUEST) (Antragstellerinnen / Antragsteller Ament, Felix ;  Craig, George ;  Crewell, Susanne ;  Fischer, Jürgen ;  Seifert, Axel )
• Quantitative precipitation forecasts, ensemble forecast modelling, Bayesian chains, evolutionary algorithms, variational assimilation, physical initialisation nudging, application of Radar and satellite data (Antragsteller Elbern, Ph.D., Hendrik )
• Quantitative precipitation forecasts, ensemble forecast modelling, Bayesian chains, evolutionary algorithms, variational assimilation, physical initialisation nudging, application of Radar and satellite data (Antragsteller Craig, George )
• Quantitative precipitation forecasts, ensemble forecast modelling, Bayesian chains, evolutionary algorithms, variational assimilation, physical initialisation nudging, application of Radar and satellite data (Antragsteller Wergen, Werner )
• Quantitative precipitation forecasts, ensemble forecast modelling, Bayesian chains, evolutionary algorithms, variational assimilation, physical initialisation nudging, application of Radar and satellite data (Antragsteller Rotach, Mathias )
• Scientific preparation and coordination of the SPP 1167 Intensive Observations Period (IOP) (Antragsteller Kottmeier, Christoph )
• Sensitivities of deep convective systems on temperature stratification, surface parameters and orography (Antragsteller Blahak, Ulrich )
• Short-range QPF by combining observations of water vapour, wind and clouds with advanced methods in data assimilation (Antragsteller Kottmeier, Christoph )
• Simulation of topography-induced convection in the COPS area (STICCA) (Antragsteller Heinemann, Günther )
• Spectral microphysics in forecast models with special emphasis on cloud droplet nucleation (Antragsteller Knoth, Oswald )
• Statistical-dynamical methods for scale dependent model evaluation and short term precipitation forecasting (STAMPF) (Antragsteller Cubasch, Ulrich )
• Stochastic Parameterisation of Precipitation in Ensemble Simulations with an Intermediate Complexity General Circulation Model (Antragsteller Fraedrich, Klaus )
• Streamflow data assimilation for numerical weather prediction models (Antragstellerin Warrach-Sagi, Kirsten )
• The influence of aerosols - cloud interactions on precipitation formation and predictability (Antragstellerin Langmann, Bärbel )
• The verification of precipitation forecasts from numerical models on short time-scales over Germany with pattern-oriented error measures (Antragsteller Wernli, Heini )
• Turbulent Fluxes and thermal convection in a valley (Antragsteller Foken, Thomas ;  Wirth, Volkmar )

• Sprecher: Professor Dr. Andreas N. Hense