M. Baldauf (FE13)1 AG-NWV M. Baldauf (FE13) Auswirkung von Änderungen im Fast Waves Solver auf die Feuchteprozesse im COSMO-DE

M. Baldauf (FE13)2 Nicht-hydrostatische, kompressible Euler-Gleichungen (Formulierung im COSMO-Modell) ‚fast waves‘-Prozesse

M. Baldauf (FE13)3 Hauptunterschiede zum vorherigen ‚fast waves‘-Löser: 1.Verbesserung in der vertikalen Diskretisierung: gewichtete Mittelungsoperatoren für alle vertikalen Operationen 2.Divergenz in ‚strong conservation‘ Form 3.optional: komplette 3D (=isotrope) Divergenzdämpfung 4.optional: Mahrer (1984) Diskretisierung der horizontalen Druckgradienten Ziel: Verbesserung der numerischen Stabilität des COSMO-Modells  Neue Version fast_waves_sc.f90 (ab COSMO 4.24) Baldauf (2013) COSMO Tech. Rep. No. 21 (

Verbesserung der vertikalen Diskretisierung Mittelung von Nebenflächen auf Hauptflächen: Mittelung von Hauptflächen auf Nebenflächen mit entsprechenden Gewichtungen (!): Zentrierte Differenzen (2. Ordn. wenn auf Nebenflächenvar. angewendet) G. Zängl konnte die Vorteile gewichteter Mittelungen in den expliziten Teilen des ‚fast waves‘-Lösers zeigen. Neu: Anwendung in allen vertikalen Operationen (auch in den impliziten) M. Baldauf (FE13)4

Zahlreiche Modellabstürze in der Vergangenheit operationelles COSMO-DE (nur wenige) COSMO-DE L65-Experimente COSMO-1 km bei MeteoSchweiz … konnten durch Verwendung des neuen fast waves Lösers kuriert werden. Verifikationsscores im wesentlichen neutral.  operationelle Einführung ‚neuer fast waves Löser‘ am 16. Jan in COSMO-DE und COSMO-EU (nach 5 Monaten prä-operationeller Testphase) M. Baldauf (FE13)5

Unbefriedigende Vorhersagequalität des COSMO-DE am 20. Juni M. Baldauf (FE13)6

M. Baldauf (FE13)7 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)8 Vertikalgeschwindigkeit w [m/s] in z ~ 5 km

M. Baldauf (FE13)9 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)10 Maßnahme in der derzeitigen Parallelroutine der COSMO-Modelle: Feuchtekorrektur in der Gas-gl.: (water loading) RK-Schema mit neuem fast waves Löser: bisher:Feuchtevariablen q v, q c, … in q x zum Zeitlevel nnew neu :Feuchtevariablen q v, q c, … in q x zum Zeitlevel nnow Grund: während des RK-Schemas bedeutet nnew für die Feuchtevariablen noch ‚old‘!

M. Baldauf (FE13)11 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)12 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)13 Vertikalgeschwindigkeit w [m/s] in z ~ 5 km ‚nnew‘‚nnow‘

M. Baldauf (FE13)14 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)15 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)16 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)17 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)18 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)19 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)20 COSMO-DE, , 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)21 COSMO-DE, , 12 UTC run 24h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

M. Baldauf (FE13)22 „q x zum Zeitlevel nnow “ seit in der Parallelroutine Ergebnisse der derzeitigen Parallelroutine

M. Baldauf (FE13)23 COSMO-DE Routine COSMO-DE Parallel Radar , 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme

M. Baldauf (FE13)24 COSMO-DE Routine COSMO-DE Parallel Radar , 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme

M. Baldauf (FE13)25 COSMO-DE Routine COSMO-DE Parallel Radar , 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme

M. Baldauf (FE13)26 COSMO-DE Routine COSMO-DE Parallel Radar , 12 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme

M. Baldauf (FE13)27 COSMO-DE Routine COSMO-DE Parallel Radar , 12 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme

M. Baldauf (FE13)28 Synop-Verifikation COSMO-DE Parallel COSMO-DE Routine Verifikation: U. Damrath

M. Baldauf (FE13)29 Synop-Verifikation COSMO-DE Parallel COSMO-DE Routine Verifikation: U. Damrath

M. Baldauf (FE13)30 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine Verifikation: U. Damrath

M. Baldauf (FE13)31 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine Verifikation: U. Damrath

M. Baldauf (FE13)32 Zusammenfassung: Operationelle Einführung des neuen fast waves Lösers in die COSMO-Modelle fand am statt Bug fix: Änderung des Zeitlevels der Feuchtevariablen im ‚water loading‘-Beitrag des Auftriebsterms Dadurch verbessert sich die Niederschlagsvorhersage am deutlich Einführung in die Parallelroutine seit bringt leichte Verbesserungen gegenüber Radarbeobachtungen Positiver Impact auf die Verifikationsscores Ergänzung: Die COSMO-DE Vorhersage am kann z.B. auch durch Verwendung von Radar-Radialwinden und GPS-basierter Wasserdampfassimilation verbessert werden (Klaus Stephan, FE12)

M. Baldauf (FE13)33 Neuere Verifikationsergebnisse der Routine-/Paralleroutine (von U. Damrath, U. Pflüger)

M. Baldauf, U. Blahak (DWD) 34 Synop-Verifikation COSMO-DE Parallel COSMO-DE Routine

M. Baldauf, U. Blahak (DWD) 35 Synop-Verifikation COSMO-DE Parallel COSMO-DE Routine

M. Baldauf, U. Blahak (DWD) 36 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine

M. Baldauf, U. Blahak (DWD) 37 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine

M. Baldauf, U. Blahak (DWD) 38 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine

M. Baldauf, U. Blahak (DWD) 39 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine