13.08.2013M. Baldauf (FE13)1 AG-NWV 13.08.2013 M. Baldauf (FE13) Auswirkung von Änderungen im Fast Waves Solver auf die Feuchteprozesse im COSMO-DE.

13.08.2013M. Baldauf (FE13)1 AG-NWV 13.08.2013 M. Baldauf (FE13) Auswirkung von Änderungen im Fast Waves Solver auf die Feuchteprozesse im COSMO-DE

13.08.2013M. Baldauf (FE13)2 Nicht-hydrostatische, kompressible Euler-Gleichungen (Formulierung im COSMO-Modell) ‚fast waves‘-Prozesse

13.08.2013M. 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 (www.cosmo-model.org)www.cosmo-model.org

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) 13.08.2013M. 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. 2013 in COSMO-DE und COSMO-EU (nach 5 Monaten prä-operationeller Testphase) 13.08.2013M. Baldauf (FE13)5

Unbefriedigende Vorhersagequalität des COSMO-DE am 20. Juni 2013 13.08.2013M. Baldauf (FE13)6

13.08.2013M. Baldauf (FE13)7 COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar Link zum Plot-Generator

13.08.2013M. Baldauf (FE13)8 Vertikalgeschwindigkeit w [m/s] in z ~ 5 km

13.08.2013M. Baldauf (FE13)9 COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar Link zum Plot-Generator

13.08.2013M. 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‘!

13.08.2013M. Baldauf (FE13)11 COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run 1h Niederschlagssumme ‚nnew‘Radar‚nnow‘ Link zum Plot-Generator

13.08.2013M. Baldauf (FE13)13 Vertikalgeschwindigkeit w [m/s] in z ~ 5 km ‚nnew‘‚nnow‘

13.08.2013M. Baldauf (FE13)22 „q x zum Zeitlevel nnow “ seit 17.07.2013 in der Parallelroutine Ergebnisse der derzeitigen Parallelroutine

13.08.2013M. Baldauf (FE13)23 COSMO-DE Routine COSMO-DE Parallel Radar 24.07.2013, 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme

13.08.2013M. Baldauf (FE13)28 Synop-Verifikation COSMO-DE Parallel COSMO-DE Routine Verifikation: U. Damrath

13.08.2013M. Baldauf (FE13)29 Synop-Verifikation COSMO-DE Parallel COSMO-DE Routine Verifikation: U. Damrath

13.08.2013M. Baldauf (FE13)30 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine Verifikation: U. Damrath

13.08.2013M. Baldauf (FE13)31 Synop-Verifikation COSMO-EU Parallel COSMO-EU Routine Verifikation: U. Damrath

13.08.2013M. Baldauf (FE13)32 Zusammenfassung: Operationelle Einführung des neuen fast waves Lösers in die COSMO-Modelle fand am 16.01.2013 statt Bug fix: Änderung des Zeitlevels der Feuchtevariablen im ‚water loading‘-Beitrag des Auftriebsterms Dadurch verbessert sich die Niederschlagsvorhersage am 20.06.2013 deutlich Einführung in die Parallelroutine seit 17.07.2013 bringt leichte Verbesserungen gegenüber Radarbeobachtungen Positiver Impact auf die Verifikationsscores Ergänzung: Die COSMO-DE Vorhersage am 20.06.2013 kann z.B. auch durch Verwendung von Radar-Radialwinden und GPS-basierter Wasserdampfassimilation verbessert werden (Klaus Stephan, FE12)

13.08.2013M. 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

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