2.4.2003Informationstag Austrocontrol Die Fingerprint Technik der VERA University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics von Matthias Ratheiser.

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1 2.4.2003Informationstag Austrocontrol Die Fingerprint Technik der VERA University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics von Matthias Ratheiser

2 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Inhalt des Vortrags 1.) Grundlage der Methode 2.) Implementierung in ein Interpolationsverfahren 3.) Das physikalische Modell hinter dem thermischen Fingerprint 4.) Fallstudie 5.) Der dynamische Fingerprint

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5 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Ansatz der slpine-funktion nach Reinsch (thin plate spline): mit Wir ersetzen  O durch fehlerkorrigierten Wert:  O   O * und fordern, dass  A -  O * = 0 ist. Penalty-Funktion wird alleine minimiert Kostenfunktion Penaltyfunktion Analyse geht durch modifizierte Messwerte (Index A: analysiertes Feld; Index O: Beobachtungen)

6 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Aufspalten der Stationswerte: Mit Gebirgseinfluss Nicht erklärbarer Anteil bekanntes, idealisiertes Feld des Gebirgseinflusses wichtiger Skalierungsfaktor

7 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Beispiel für die Quantifizierung des thermischen Einflusses eines Gebirges auf ein Bodendruckfeld

8 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Höheninformation: Topographie der Alpen in 1km Auflösung

9 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Physikalische Annahmen reduziertes Luftvolumen und Lage der Heizflächen im Tal 3D-Netz im Alpenraum: dx = 20km dy = 20km dz = 500m konkrete Domäne 1581km x 1161km x 4500m Berücksichtigung der Stabilität der Luft Wichtige Größe!

10 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics 20km Schema zur Berechnung der mittleren Topographie

11 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Ausgangswerte: Standardatmosphäre  T für leeres Element aus Strahlungs- heizung für mittlere Höhe und horizontale Fläche (Dauer 6 Stunden)  T wird erhöht um den Faktor der Volumenreduktion  T wird vermindert um den Faktor der Flächenreduktion  T wird verändert durch eine Dichte- korrektur diskretes Temperaturprofil mit 9 Stützstellen 150 W/m 2

12 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Korrektur für überadiabatische Gradienten Umrechnung für Druck: hydrostatische Beziehung ab Schicht 5, wo T=T S  T dazu bis Erdboden weiter reduzieren für PMSL 5  (Standard)

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14 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Fallbeispiel: Kältehoch vom 31.3.2002 um 03 UTC

15 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics ohne Finger- print mit Finger- print 31.3.2002, 03 UTC

16 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics stationPMSLstationPMSL 11025.961022.4 21021.371022.5 31020.381023.4 41021.391023.8 51023.9

17 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics „Synoptischer“ Anteil Gebirgsanteil

18 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics units: hPa, n=260 With Fingerprints Without Fingerprints Maximum difference2,579,82 Minimum difference-1.22-4,86 range3,7914,68 Mean value0,130,25 Standard deviation0,340,43 RMS0,360,50

19 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Der dynamische Nordströmungs-Fingerprint Konstanter Druckgradient von Norden nach Süden von 1 hPa/km Anbringen einer iterativen gewichteten Mittelung: mit w i = 1.0 bei h i = 0 m … w i = 0.13 bei h i = 3000 m

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21 2.4.2003Informationstag Austrocontrol Die Fingerprints ermöglichen ein Mehr an Information in einer höheren Auflösung im Vergl. zu den reinen Messungen. Zusatzwissen über die Beeinflussung der Bodenfelder wird durch ein physikalisches Modell quantifiziert. Die Faktoren werden für jeden idealisierten Fingerprint an allen Punkten berechnet. Die Faktoren skalieren das idealiserte Feld an die aktuellen Verhältnisse. Die Analysen zeigen mesoskalige Details und werden objektiv verbessert. University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Zusammenfassung

22 2.4.2003Informationstag Austrocontrol Danke für Ihre Aufmerksamkeit !

23 2.4.2003Informationstag Austrocontrol University of Vienna Department of Meteorology and Geophysics Die Fingerprints und aLMo VERAaLMo aus 1km Topographieaus 7km Topographie 10km-FiPri durch Mittel der Min.top. zum downscaling des pmsl Feldes bei der Interpolation auf regelm. Gitter

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