3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel1 Energie- und Wasserdampftransporte in die Arktis bestimmt aus Radiosondendaten Andreas Hense, Reinhardt Hagenbrock,Martin.

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1 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel1 Energie- und Wasserdampftransporte in die Arktis bestimmt aus Radiosondendaten Andreas Hense, Reinhardt Hagenbrock,Martin Göber*, Felix Amendt Meteorologisches Institut Universität Bonn *Met.Office, Bracknell

2 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel2 Gliederung des Vortrags Motivation der Untersuchungen Daten Methode Ergebnisse –Wasserdampftransporte und (P-E) –Energietransporte ECHAM4 - T42 GISST Simulationen Zusammenfassung

3 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel3 Motivation Kenntnis von (P-E) für die Arktis ist notwendig... –Kopplung Atmosphäre-Ozean, THC Messungen von P und E schwierig bis nicht existent P und E aus Reanalysen sind wesentlich durch Parametrisierungen und Modell Spinup beeinträchtigt

4 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel4 Motivation Wasserdampfhaushaltsgleichung als Basis Reanalysen wegen Spin-up nicht geschlossen

5 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel5 Motivation 2D - Transporte besser bekannt auch aus Radiosondendaten pur... Gibt es ein Modell für Radiosondendaten mit möglichst wenigen Freiheitsgraden, das Transporte ähnlich zu den Reanalysen liefert? Reanalyseschema für Arme

6 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel6 Bisherige Arbeiten

7 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel7 Das Radiosondennetz der nördlichen Breiten Historical Arctic Rawinsonde Archive HARA

8 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel8 Berechnung der Feuchtekonvergenz

9 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel9 Berechnung der Feuchteflüsse Variationsrechnung und unregelmäßiges Gitter Diskretisiere Funktionalgleichung mit 3D finiten Elementen lineare Elemente auf Tetraedern keine Interpolation auf ein regelmäßiges Gitter konsistente Approximationen der Differentialoperatoren

10 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel10 Das Gitter Typische Zahlen: ~ 70 Stationen ~ 800 Messwerte auf signifikanten Niveaus (=Gitterpunkte) ~ 1500 Tetraeder Untersuchungszeit- raum 1979-93 Zeitlich variables Gitter

11 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel11 Der Lösungsweg Iterative Lösung des linearen Gleichungssystems Berechnung der 3D Transporte als Integrale mit Hilfe der FE Diskretisierung Berechnung der Transportdivergenzen ( ~ P-E) mit Hilfe der approximierten Differentialoperatoren Integration der Transporte vertikal und zonal Projektion auf Kugelflächenfunktionen T42

12 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel12 Ist das Variationsverfahren notwendig? Zonal/vertikal integrierte Transporte in 70°N ohne Korrektur

13 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel13 Ist das Variationsverfahren notwendig? Zonal/vertikal integrierte Transporte in 70°N mit Korrektur

14 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel14 Ist das Variationsverfahren notwendig? Zonal/vertikal integrierte Transporte in 70°N mit Korrektur aus Reanalysedaten an den RS

15 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel15 Vergleich der Jahresgänge Radiosondendaten (Mittel: 0.449 mm d -1 ) ERA-15 Reanalysedaten an RS (Mittel: 0.480 mm d -1 ) Cullather et al.: Radiosondendaten (Mittel: 0.45 mm d -1 ) Cullather et al.:ERA-15 Reanalysedaten (Mittel: 0.50 mm d -1 )

16 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel16 Vergleich der interannuellen Variabilität, Jahresmittel (P-E) Radiosondendaten (Mittel: 0.449 mm d -1 ) ERA-15 Reanalysedaten an RS (Mittel: 0.480 mm d -1 ) Cullather et al.: Radiosondendaten (Mittel: 0.45 mm d -1 ) Cullather et al.:ERA-15 Reanalysedaten (Mittel: 0.50 mm d -1 )

17 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel17 Vertikal integrierte Feuchteflusskonvergenz aus massenkonsistenten RS Daten Mittel 1973-93 P>E P<E

18 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel18 Vertikal integrierte Feuchteflusskonvergenz aus massenkonsistenten RS Daten und T42 Projektion Mittel 1973-93

19 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel19 Vertikal integrierte Feuchteflusskonvergenz aus Reanalysedaten in T42 Mittel 1973-93

20 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel20 ERA-15 T42 RS in T42

21 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel21 Effekt der Auflösung Simulation eines hypothetischen RS Netz durch Verfeinerung der Triangulation in der Horizontalen

22 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel22

23 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel23 Effekt der Auflösung ERA-15 mit hypoth. RS Netz ERA-15 ERA-15 RS RS sDF RS-HDF

24 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel24 Energietransport aus RS 1973-1996, 15 Monate gl.Mittel

25 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel25 Basis zur Modellvalidierung: ECHAM4 -T42 GISST 1901-1994 6 Simulationen ECHAM4-T42 1901-1994 in Kooperation mit M.Latif –beobachtete globale SST und Meereis Verteilung Monatsmittel als Antrieb –NAO Variabilität Paeth, Hense und Latif CD 2003 –ACSYS Projekt Energie- und Wassertransportvariabilität in Modell und Beobachtung

26 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel26 Niederschlagsvariabilität (Rita Glowienka-Hense)

27 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel27 Zusammenfassung Radiosonden können bei geeigneter Form der Analyse immer noch wertvolle Informationen liefern Reanalyseschema für Arme Finite Elemente Methode ideal für least-squares Verfahren

28 3.Februar 2003 SFB Seminar Kiel28 Zusammenfassung Unterschied der Feuchtekonvergenzen für die Arktis zwischen Reanalyse und RS liegt in der räumlichen Stichprobenentnahme –zeitliche Konsistenz liefert Informationen stromauf –Satellitendaten liefern kleinskalige Information interannuelle Variabilität berechenbar Basis für den Modell-Beobachtungsvergleich bis zur Zeitskala von Tagen