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Kyrill 18.01.07 : Verifikation der Modellprognosen
geschrieben von: Wetterfuchs (IP-Adresse bekannt)
Datum: 19. März 2007 13:44

Die Analyse des Orkantiefs „Kyrill“ zeigte sowohl großräumig als auch regional für Mitteleuropa (s. die beiden vorangegangenen Postings), daß Kyrill aufgrund der Intensität, Komplexität und Rasanz der Entwicklung für die Prognose eine besondere Herausforderung gewesen sein muß. Deshalb stellte sich in der Nachbetrachtung die berechtigte Frage : Gab es bei der Einschätzung von Kyrill durch die Modelle besondere Schwierigkeiten, wie kamen die Modelle mit der Situation im zeitlichenVorfeld von Mittelfrist und Kurzfrist zurecht? Felix Welzenbach hatte sich, wie im 1.Posting schon angedeutet, bereits kurz mit dieser Frage befaßt und er kam zu einem insgesamt positiven Ergebnis. Meine Intention ist es hier, auf der Grundlage umfangreichen Datenmaterials der Frage der Modellgüte bei Kyrill für insgesamt 8 Modelle und für alle Prognosenbereiche nachzugehen. Dabei zeigten sich interessante Erkenntnisse.
BENUTZTES MATERIAL UND VORGEHENSWEISE :
Die Hauptquelle für die Verifikation waren die Prognosekarten der Wetterzentrale (WZ) mit den 7 globalen Modellen GFS, EZMW, UKMO, GME, GEM, NOGAPS und JMA. Wegen ihrer in der WZ gleichartigen Darstellung wurde eine Verifikations-Betrachtung wesentlich erleichtert. Die WZ-Karten decken, wie bekannt, alle Prognosezeiträume ab, beginnend beim erweiterten Mittelfristbereich (> 168 h bis 384 h) hauptsächlich vertreten durch GFS aber auch GEM, über den klassischen Mittelfristbereich (>72 h bis 168 h) mit allen Modellen außer GME bis hin zum Kurzfristbereich (<= 72 h), letzterer ohne UKMO und EZMW. Datenverbindungen zum DWD erlaubten mir ergänzende Modell-Abrufe von EZMW-, GME- und UKMO-Produkten, um bestehende Lücken aufzufüllen; außerdem wurde auf diesem Wege auf Produkte des hochauflösenden regionalen Modells LME des DWD zurückgeggriffen. Angesicht der insgesamt großen Datenflut erwies es sich als notwendig, sich bei der Verifikation im wesentlichen auf 1 Zieltermin, nämlich den 18.01.07 12 UTC zu beschränken, gleichzeitig ausgehend jeweils von 12 UTC-Runs. Nur bei der LME-Verifikation nutzte ich zusätzlich systematisch auch den Zieltermin vom 19.01.07 00 UTC.
Im Hauptteil der Verifikation mit den globalen Modellen kam es mir darauf an, folgende Merkmale der Wetterlage besonders zu beachten :
1. Position, Stärke und Struktur der Frontalzonenströmung in der Höhe.
2. Lage, Intensität und Form des Bodenkerns von Kyrill einschließlich umgebendem Druckgradientfeld (als Indikator des Windfeldes).
Diese Strukturen werden mit 500 hPa- und Bodendruckkarten hinreichend gut repräsentiert. Sie waren deshalb auch die Grundlage für die synoptisch-skalige Verifikation der globalen Modelle. Im abschließenden allein auf Deutschland beschränkten Teil werden LME-Karten von Mittelwind und Maximalwinden verifiziert.
VERFIKATION IM ERWEITERTEN MITTEL-FRISTBEREICH (>168 h bis 384 h) :
Es überraschte nicht, daß die GFS-Prognosen über 10 –12 Tage hinaus noch keinerlei Hinweise auf eine markante zyklonale Lage bei uns geben konnten. Eine erste, noch isolierte, Andeutung in diese Richtung lieferte der GFS-Lauf vom 07.01.07 12 UTC, also 11 Tage vor dem Ereignis. Einen zweiten Hinweis gab es dann mit dem Lauf vom 11.01.07 00 UTC, also 7-8 Tage vor dem Ereignis. Hier die beiden GFS-Prognosen :
Links GFS-Run 07.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Run 11.01.07 00 UTC, Prognose für 19.01.07 00 UTC :

Zu erkennen jeweils bei uns ein starker Gradient mit Südwestströmung als Folge einer erheblichen zyklonalen Aktivität über dem Nordatlantik.
Bei den bis zu 10 Tagen reichenden EZMW-Produkten waren es die Läufe vom 09.01.07 00 UTC und 11.01.07 00 UTC, die die ersten relativ guten Strukturen in Richtung der Sturm- und Orkanlage am 19.01.07 00 UTC anzeigten :
Oben EZMW-Run 09.01.07 00 UTC, Prognose für 19.01.07 00 UTC :
Unten EZMW-Run 11.01.07 00 UTC, Prognose für 19.01.07 00 UTC :


Bei diesen EZMW-Vorhersagen wurde insbesondere die markante Frontalzone (500 hPa) schon recht gut erfaßt, bei den Bodenverhältnissen lag EZMW etwa auf der Linie von GFS.
Das dritte Modell mit Prognosen im erweiterten Mittelfristbereich, das kanadische GEM, wartete ebenfalls am 09.01.07 und dann am 10.01.07 mit den 12 UTC-Runs mit ersten brauchbaren Prognosen auf :
Links GEM-Run 09.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GEM-Run 10.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :

Insbesondere der zweite Run ließ die mögliche Brisanz des 18.01.07 mit starkem Bodengradienten schon erahnen.
Fazit der Prognosen im erweiterten Mittelfristbereich :
In bemerkenswerter Weise gab es bereits im erweiterten Mittelfristbereich in allen 3 Modellen Hinweise auf die kommende Sturm- oder Orkanlage, und zwar 11 bis 8 Tage vor dem Ereignis. Die Strukturen bei EZMW waren dabei insgesamt die besten.
VERFIKATION IM KLASSISCHEN MITTEL-FRISTBEREICH (>72 h bis 168 h) :
Um im klassischen Mittelfristbereich eine lückenlose Aussage über die vergleichende Modell-Güte zu erhalten, werden nachfolgend für alle 7 Modelle jeweils alle 12 UTC-Mittelfrist-Prognosen mit Zieltermin 18.01.07 12 UTC gezeigt und bewertet.
PROGNOSEN VOM 11.01.07 12 UTC (7 TAGE) :
Links GFS-Run 11.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Die mögliche Brisanz der kommenden Wetterlage kam bei GFS im starken Druckgradienten des Tiefs über dem Nordwesten der Britischen Inseln zum Ausdruck. Die Vorderseiten-Strömung über Mitteleuropa war dabei aber noch zu sehr aus Südwesten gerichtet.
Links EZMW-Run 11.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Die Lage des Kyrill-Tiefs und die Strömung über Mitteleuropa wurden vom EZMW schon besser als bei GFS simuliert, auch wenn die zyklonale Struktur dabei etwas zu großskalig erschien.
Links GEM-Run 11.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Bei GEM fällt auf, daß Kyrill deutlich zu weit über dem Atlantik prognostiziert wurde und somit der prinzipiell richtige Druckgradient sich noch nicht über Mitteleuropa zeigte. Auch sonst gab es einige Unterschiede zur Analyse.
Links JMA-Run 11.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

JMA deutete, ähnlich wie GFS und EZMW, die zukünftige Sturm- und Orkanlage für Mitteleuropa an, die Strömung war aber ebenfalls zu sehr südwestlich und Kyrill wurde deutlich zu weit nördlich gelegt.
Oben GME-Run 11.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Unten GME-Analyse 18.01.07 12 UTC :


Auch die GME-Prognose produzierte einen recht guten und starken Gradienten über Mitteleuropa, gemeinsam mit einer schon markanten Frontalzone in 500 hPa. Allerdings erschien Kyrill gleichfalls zu weit nach Norden verschoben und auch zu großflächig.
Die nur bis zu 6 Tagen von UKMO und NOGAPS veröffentlichten Prognosen ließen eine Betrachtung der 7-Tages-Prognose nicht zu.
Fazit der 7 Tages-Prognosen :
Alle präsentierten Modelle, mit Ausnahme vielleicht von GEM, brachten am 11.01.07 12 UTC eine akzeptable bis gute Vorwarnung der Wetterlage vom 18.01.07 12 UTC. Noch stimmten die Details nicht, aber die Grobstrukturen entwickelten sich eindeutig in Richtung des späteren Kyrill. Im Detail ergab sich etwa folgende Rangfolge : EZMW, GFS mit GME, JMA, GEM.
PROGNOSEN VOM 12.01.07 12 UTC (6 TAGE) :
Links GFS-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Verglichen mit dem vorangegangenen 12 UTC-Lauf blieb bei GFS die starke südwestliche Strömung über Mitteleuropa erhalten, sie war jetzt sogar Teil einer längeren Südwestströmung vom Atlantik her. Am Boden zeigten sich zwei Tiefkerne, einer vor Südnorwegen, einer nordwestlich der Britischen Inseln, wobei nicht eindeutig klar war, welcher Kyrill sein sollte.
Links EZMW-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Anders als GFS näherte sich die EZMW-Prognose vom 12.01.07 12 UTC schon sehr stark der späteren Analyse an. Sogar regionale Details am Boden sowie die Frontalzone wurden bereits weitgehend zutreffend erfaßt.
Links GEM-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Ana lyse18.01.07 12 UTC :

Die deutlich zum Atlantik hin versetzte Position der zyklonalen Aktivität war auch jetzt wieder das besondere Merkmal des GEM-Runs. So erfaßte die erneut gerechnete starke Südwestströmung immer noch nicht Mitteleuropa.
Links JMA-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

JMA erzeugte wie am Vortag eine starke rein südwestliche Strömung über Mitteleuropa mit erheblichem Druckgradienten. Anders als vorher tauchte jetzt aber schon ein kleinräumiges fast geschlossenes Tief bei Nordirland auf, das mit Kyrill in Verbindung gebracht werden konnte.
Links NOGAPS-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Die 6-Tages-Prognose von NOGAPS gab wie die vorstehenden Modelle einerseits eine hochgradientige und somit windstarke Situation für Mitteleuropa, andererseits aber wie GFS und JMA in Form einer zu eindeutig südwestlichen Strömungkonfiguration. Das steuernde Tief lag bei NOGAPS auch zu weit zum Atlantik hin verschoben.
Links UKMO-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Ana 18.01.07 12 UTC :

Abgesehen vom fehlenden Kyrill-Kern erfaßte UKMO die kommende Situation genauso gut wie EZMW. Selbst Details waren außerhalb von Kyrill recht gut getroffen.
Oben GME-Run 12.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Unten GME-Analyse 18.01.07 12 UTC :


GME blieb seiner Linie zur starkgradientigen Lage über Mitteleuropa treu. Weitere Pluspunkte waren : Eine weitgehend richtig geformte, sehr kräftige Frontalzone in 500 hPa und ein eigenständiges Tief über der Nordsee mit ausgeprägtem Warmsektor über Frankreich. Der einzige Mangel bestand in der dadurch noch etwas zurückliegenden Zone stärkster Winde.
Fazit der 6-Tages-Prognosen :
Insgesamt gaben alle gezeigten Modelle, wieder mit einer gewissen Einschränkung bei GEM, mit ihren 6-Tages-Prognosen erneut ein deutliches Sturm- oder Orkan-Voranzeichen. Die Aussage von EZMW war dabei mit Abstand am besten und schon recht präzise. An zweiter Stelle lag (insgesamt) UKMO, gefolgt von den etwa gleichrangigen GFS, NOGAPS, JMA und GME. Am Ende rangierte wieder GEM.
PROGNOSEN VOM 13.01.07 12 UTC (5 TAGE) :
Links GFS-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

GFS zeigte jetzt ein einziges kleinräumig-markantes Tief an der Nordwestecke der Britischen Inseln, das mit einem starkgradientigen Warmsektor erst Frankreich hatte. Das Sturm-auslösende Tief war somit noch zu weit „nach draußen“ positioniert, das starke Druckgradientfeld war noch nicht über Deutschland angekommen.
Links EZMW-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

EZMW agierte 5 Tage vor dem Ereignis wie schon im Lauf davor ausgesprochen gut, sogar mit den Details. Es stimmte einfach alles.
Links GEM-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Ana lyse18.01.07 12 UTC :

GEM machte gegenüber den beiden vorangegangenen 12 UTC-Läufen einen ausgesprochenen Qualitätssprung, in dem jetzt auch über Deutschland schon ein sehr starker Gradient in einer Südwest- bis Westsüdwestströmung gerechnet wurde mit einem, allerdings noch nicht ganz gebündelten Tiefkomplex über dem Norden der Britischen Inseln und der nördlichen Nordsee.
Links JMA-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Von der Strömungsrichtung her verbesserte JMA die Prognose gegenüber dem Lauf davor, andererseits erschien jetzt aber der Norden Mitteleuropas noch nicht schon getroffen und über der Nordsee fehlte auch der Tiefkern von Kyrill.
Links NOGAPS-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

NOGAPS lag mit seiner 5-Tages-Vorhersage des mitteleuropäischen Gradienten ähnlich gut wie am Vortag und positionierte das Orkantief Kyrill besser als am Vortag über dem Norden der Britischen Inseln.
Links UKMO-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Ana 18.01.07 12 UTC :

Den Gradienten und die Strömungsrichtung erfaßte UKMO wie am Vortag über Deutschland sehr gut, aber ebenfalls wie am Vortag existierte dazu praktisch kein „richtiges“ Tief über der Nordsee, sondern nur ein längliches Gebilde von Südnorwegen bis zum Seegebiet nördlich von Irland.
Oben GME-Run 13.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Unten GME-Analyse 18.01.07 12 UTC :


Dies war nicht der Tag des GME. Gegenüber dem Vortag verschob GME das Kyrill-Tief von der Nordsee ins Seegebiet südlich von Island, so daß der Gradient (bei leichtem Hochkeil) über Deutschland deutlich auflockerte. Die ganze Entwicklung erschient verzögert, obwohl die Frontalzone (500 hPa) über dem Atlantik weiterhin sehr ausgeprägt war.
Fazit der 5-Tages-Prognosen :
EZMW blieb unangefochten die Nr.1 der Modelle. Das vorher gute GME hatte an diesem Tag einen regelrechten Einbruch. Bei den übrigen Modellen gab es mehr oder weniger weitere Fortschritte, UKMO blieb unverändert bei seiner Charakteristik des „kernlosen“ Sturm- und Orkantiefs. Die Rangfolge jetzt : EZMW vor den etwa gleichrangigen GEM, UKMO, NOGAPS, GFS, JMA, schließlich GME.
PROGNOSEN VOM 14.01.07 12 UTC (4 TAGE) :
Links GFS-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Die GFS-Prognose verbesserte sich für Deutschland spürbar, indem für den Mittagstermin des 18.01.07 das sehr starke Gradientfeld ganz nach Mitteleuropa vorverlegt wurde, wenn auch noch mit Einschränkungen im äußersten Norden. Etwas eigenartig allerdings die Lösung über der Nordsee, wo im bisherigen UKMO-Sinne dort kein „richtiges“ Tief hingelegt wurde.
Links EZMW-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Was am Vortag bei GME passierte, geschah nun, wenn auch nicht so krass wie bei GME, bei der EZMW-Prognose : EZMW verlegte im Lauf vom 14.01.07 12 UTC das Kyrill-Tief von der Nordsee nordwestlich hinaus auf den Atlantik. So erschien auch das Feld des starken Druckgradienten zurück verlegt nach Frankreich.
Links GEM-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Ana lyse18.01.07 12 UTC :

GEM ähnelte in seiner Vorhersage sehr stark der Version des Vortages mit gut für uns gerechneten Druckgradienten und noch leicht nach Südwest geänderter Strömungsrichtung. 2 nahe beieinander gelegene Tiefs über der Nordsee bzw. bei den Britischen Inseln ließen nicht klar erkennen, welches nun Kyrill sein sollte..
Links JMA-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Ähnlich wie GME (Vortag) und EZMW (aktuell) litt die Prognose von JMA darunter, daß das Kyrill-Tief deutlich zurück in das Seegebiet nordwestlich der Britischen Inseln gelegt wurde. Das starke Gradientfeld hing deshalb auch über Mitteleuropa etwas zurück.
Links NOGAPS-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Analyse 18.01.07 12 UTC :

Auch NOGAPS verzeichnete leichte „Rückzugsgefechte“ mit einem nicht mehr so dominanten Tief über der Nordsee wie noch im Vortagslauf. So lag auch hier das Sturmfeld mehr über Frankreich als über Deutschland.
Links UKMO-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Rechts GFS-Ana 18.01.07 12 UTC :

4 Tage vor dem Ereignis präsentierte UKMO jetzt doch deutlicher als in den vorherigen Läufen ein „richtiges“ Tief über der Nordsee, wenn auch immer noch etwas zu länglich. Die Struktur über Mitteleuropa war wie gehabt recht gut und zutreffend.
Oben GME-Run 14.01.07 12 UTC, Prognose für 18.01.07 12 UTC :
Unten GME-Analyse 18.01.07 12 UTC :


Mit der 4-Tages-Prognose korrigierte GME seinen Aussetzer vom Vortag deutlich und zeigte nun wieder ein kräftiges Tief direkt über der Nordsee mit einem allerdings etwas zu schwachen Gradientfeld über Deutschland und zu rascher Sturmabschwächung über Frankreich. Der kurzwellige Höhentrog in 500 hPa wurde von GME dabei auch etwas vorverlegt.
Fazit der 4-Tages-Prognosen :
Der Trend zur weiteren Verbesserung der Prognosen und richtigeren Details fand im letzten Mittelfrist-Termin keine einheitliche Fortsetzung. Verbesserungen bei GFS, UKMO (Tiefstruktur) und GME standen Rückschläge bei EZMW, JMA und NOGAPS. Einen klaren Spitzenreiter gab es diesmal nicht, auch wenn UKMO insgesamt vorneweg war. Die Rangfolge hier : UKMO, dann etwa gleichrangig GME, GFS und GEM, schließlich gemeinsam JMA, NOGAPS und EZMW.
Fazit des gesamten klassischen Mittelfristbereichs :
Die Gefahr einer Sturm- und Orkanlage für Deutschland wurde in allen 7 Modellen manifest, insbesondere durch einen prognostizierten mehr oder weniger heftigen Druckgradienten über Mitteleuropa. Das steuernde Tief wurde dabei teils schon über der Nordsee, wiederholt auch erst über dem Atlantik westlich der Britischen Inseln angenommen. In der Präzision der Vorhersage war EZMW mit Ausnahme der letzten 4-Tages-Prognose deutlicher Spitzenreiter. Dahinter plazierte sich im Mittel UKMO. Bei den übrigen Modellen schwankte die Rangfolge.
VERFIKATION IM KURZFRISTBEREICH (<=72 h) :
Nach den unter dem Strich schon recht guten Mittelfristprognosen durfte man im Kurzfristbereich eine weitere Stabilisierung und mesoskalige Konkretisierung der Aussagen erwarten. Um die Qualitäts-Entwicklung im Kurzfristbereich visuell möglichst genau zu erfassen, werden nachfolgend die 3 Kurzfristprognosen der 12 UTC-Läufe der verschiedenen Modelle in Form eines zeitlichen Loops präsentiert, wobei jeweils am Ende des Loops die modell- eigene Analyse vom 18.01.07 12 UTC steht. Mit einem solchen Loop können auch kleine Schwankungen der Aussage sichtbar gemacht werden. Die Loops für GFS, GEM, JMA, NOGAPS und GME basieren auf dem WZ-Material, die Loops für EZMW und UKMO auf dem Faxkarten-Material des DWD (manuelle Ausschnitte aus Sammelkarten).
GFS-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

Bei der Kurzfrist-Aussage zu Druckfeld und Gradientverteilung über Deutschland erwies sich GFS als stabil und gut. Das Kyrill-Tief selbst zeigte aber immer noch Schwankungen sowohl in der Kernstruktur als auch Lage. GFS positionierte das Tief dabei jeweils etwas zu weit nördlich bis westlich.
GEM-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

Anders als noch bei der mittelfristigen 4-Tages-Prognose war der Druckgradient bei GEM bei der ersten Kurzfristvorhersage über Frankreich und besonders Deutschland noch zu schwach, gleichzeitig lag das vorhergesagte Tief mit zu hohem Kerndruck nach Westnordwesten verschoben westlich der Britischen Inseln. Danach konvergierte die Vorhersage in die richtige Richtung.
JMA-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

Der Druckgradient über Deutschland war bei JMA in der 3- und 1-Tages-Prognose gut erfaßt, allerdings variierte der Kern von Kyrill während des gesamten Kurzfristbereichs um die spätere wahre Position herum.. Der Kerndruck war besonders bei der letzten (1-Tages-) Prognose nicht tief genug.
NOGAPS-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

Ähnlich wie GEM zeigte sich bei NOGAPS das Phänomen eines anfänglich zu schwachen Druckgradienten über Mitteleuropa bei gleichzeitig nach Norden und Westen verschobenem zyklonalen Zentrum. Der Druckgradient wurde dann recht gut getroffen, der zyklonale Kern verschwand aber in der 2-Tages-Prognose vorübergehend fast ganz.
GME-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

GME berechnete den Druckgradienten über Mitteleuropa bei leichten Schwankungen insgesamt zutreffend.. Probleme gab es aber auch hier mit der Position des Kernbereichs von Kyrill, der zunächst etwas nach Norden, dann nach Nordwesten (Raum Schottland) verschoben wurde.
UKMO-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

Der Druckgradient über Mitteleuropa erwies sich bei UKMO bei praktisch allen 3 Kurzfristprognosen als zutreffend. Der Tiefkern von Kyrill lag bei der 3-Tages-Prognose noch nach Nordwesten (Schottland) verschoben, war dann aber weitgehend richtig positioniert.
EZMW-Kurzfrist-Loop 15.01.07 12 UTC bis 18.01.07 12 UTC :

Die Probleme, die bei EZMW schon mit der 4-Tages-Prognose auftraten, blieben überraschenderweise auch im Kurzfristbereich erhalten. Zwar erwies sich der Druckgradient und dessen Struktur über Mitteleuropa als im wesentlichen richtig erfaßt, der Kernbereich von Kyrill aber war in allen 3 Vorhersageläufen nach Westnordwesten verschoben. Dabei wurde über der Nordsee zunächst nur eine Art zyklonaler Bodentrog vorhergesagt.
Fazit der Kurzfristprognosen :
Die Modelle stabilisierten in den meisten 12 UTC-Kurzfrist-Runs die Vorhersage eines sehr starken Druckgradienten mit Gefahr von Sturm und Orkan über Mitteleuropa. Mehr Probleme zeigten sich bei der Positionierung und Formgebung des Kerns von Kyrill. Nur teilweise wurde Kyrill in die richtige Position über der Nordsee gesetzt Die geringsten Fehler wies dabei UKMO auf, mit nur 1 falschen Position, nämlich bei der 3-Tages-Prognose. UKMO bot unter den globalen Modellen somit auch die besten Kurzfristprognosen für Kyrill.
Im Zusammenhang mit den Modell-Unsicherheiten beim Kyrill-Kern stellt sich hier die Frage, ob es für diese Erscheinung eine mögliche plausible Erklärung gab. Beginnend am Ende des klassischen Mittelfristbereichs schwankte die Aussage zur Kernlage zwischen Nordsee und Atlantik. In der Tat gibt es einen offensichtlichen Hinweis darauf, warum diese Probleme bestanden : Die Abspaltung eines neuen Tiefs als Kyrill 2 am Okklusionspunkt östlich des bis dahin bestehenden „alten“ Kyrill-Kerns (Kyrill 1), wie im1.Posting zu Kyrill beschrieben. Die Prognosen mit der nach Nordwesten und Westen verschobenen Position von Kyrill führten offensichtlich Kyrill in der Entwicklung als einen einzigen Kyrill-Kern, während die Modell-Ausgaben mit einem „finalen“ Kern oder Bodentrog über der Nordsee offensichtlich Kyrill 2 in der Rechnung hatten.
VERFIKATION LME-PROGNOSE WIND + MAXIMALWIND IM KURZFRISTBEREICH (<=72 h) :
Bei der vorstehenden Verifikation der globalen Modelle agierte das Druckfeld als Indikator für die Sturm- und Orkanlage über Mitteleuropa. Bei der Verifikation höher aufgelöster Regional-Modelle sind es eher direkt das Mittelwindfeld sowie die Maximalwinde oder Maximalböen, was mit einer Verifikation betrachtet werden sollte. Dies geschieht nachfolgend mit Mittelwind- und Maximalwind-Prognosen des LME (DWD). Im 12 h-Routine-Rhythmus der LME-Modellausgaben standen, wie eingangs schon erwähnt, die Modellvergleiche für beide in Frage kommenden Zieltermine, 18.01.07 12 UTC und 19.01.07 00 UTC, im Mittelpunkt der Betrachtung. Um jeweils mindestens 3 Runs für diese beiden Zieltermine zur Verfügung zu haben, wurden anders als bei den Globalmodellen die 00 UTC-Läufe von LME zur Verifikation herangezogen.
VERIFIKATION DER MITTELWINDE :
Links LME-Prognose Wind +60 h für 18.01.07 12 UTC, Lauf 16.01.07 00 UTC :
Rechts Wind-Beobachtungen vom 18.01.07 12 UTC :

Die 60 h-Prognose vom 16.01.07 00 UTC für den 18.01.07 12 UTC positionierte das Starkwindfeld des Warmsektors von Kyrill bereits recht gut, Abweichungen gab es hauptsächlich nur über der Deutschen Bucht, wo die Warmfront etwas zurück gelegt erschien. Die Windrichtungen stimmten ansonsten fast durchweg (sieht man von örtlichen Streuungen ab), die Windgeschwindigkeiten wurden vereinzelt (Bayern, Thüringen) um 5-10 Knoten überzogen.
Links LME-Prognose Wind +72 h für 19.01.07 00 UTC, Lauf 16.01.07 00 UTC :
Rechts Wind-Beobachtungen vom 19.01.07 00 UTC :

Windrichtungen und Schwerpunkte des Starkwindfeldes von LME stimmten auch für den Termin 19.01.07 00 UTC weitgehend. Auch die Windgeschwindigkeitsverteilung war nur mit kleineren Fehlern behaftet.
Links LME-Prognose Wind +36 h für 18.01.07 12 UTC, Lauf 17.01.07 00 UTC :
Rechts Wind-Beobachtungen vom 18.01.07 12 UTC :

Die 36 h-Prognose vom 17.01.07 00 UTC für den 18.01.07 12 UTC unterschied sich nur wenig von der Prognose des Vortages. Die im Windfeld ablesbare Position der Warmfront über der Deutschen Bucht näherte sich der Soll-Position an. Die Windrichtungen paßten und positive Abweichungen der Windgeschwindigkeit waren eher geringer als vorher.
Links LME-Prognose Wind +48 h für 19.01.07 00 UTC, Lauf 17.01.07 00 UTC :
Rechts Wind-Beobachtungen vom 19.01.07 00 UTC :

Während im Südbereich für den 19.01.07 00 UTC vom 00 UTC-Lauf des 17.01.07 ähnlich wie vorher von einer flächenhaft recht guten Übereinstimmung der LME-Windprognose mit den Beobachtungen geredet werden konnte , traten im Norden Deutschlands jetzt sytematische Überprognostizierungen in der Größenordnung von teilweise 10-15 Knoten auf. Synoptisch bedeutete dies, wie u.a. das Windrichtungsfeld verrät, daß LME im nachlaufenden Rückseitentrog einen eher zu starken Druckgradienten bzw. vertikalen Impulsaustausch gerechnet hatte.
Links LME-Prognose Wind +12 h für 18.01.07 12 UTC, Lauf 18.01.07 00 UTC :
Rechts Wind-Beobachtungen vom 18.01.07 12 UTC :

Bei der 12h-Prognose des Laufes vom 18.01.07 00 UTC hatte sich die Warmfront auch im Bereich der Deutschen Bucht richtig positioniert. Die flächenhaften Windrichtungen stimmten gut. Bei der Windgeschwindigkeit neigte LME allerdings wieder etwas mehr zu einer flächenhaften Übertreibung, auch wenn sie meist im Rahmen von 5-10 Knoten blieb.
Links LME-Prognose Wind +24 h für 19.01.07 00 UTC, Lauf 18.01.07 00 UTC :
Rechts Wind-Beobachtungen vom 19.01.07 00 UTC :

Während der Süden sich in der 24h-LME-Prognose für den 19.01.07 00 UTC nach wie vor als recht gut erwies, blieb die Charakteristik einer flächenhaften Überprognostizierung der Windgeschwindigkeit hinter der Kaltfront im Norden bestehen. Die positiven Abweichungen lagen dort teilweise in der Größenordnung von 20 Knoten.
Fazit der LME-Mittelwind-Kurzfristprognosen :
Die LME-Mittelwindkarten zeigten in der Phase bis zum 18.01.07 12 UTC die sich entwickelnde Starkwindlage im Warmsektors ziemlich gut an. Windgeschwindigkeits-Abweichungen im Sinne einer Überprognostizierungt waren bis dahin meist nur gering. Deutlich mehr Probleme bot die Phase nach Durchgang der Kaltfront, wie sie durch den Termin 19.01.07 00 UTC für den Norden Deutschlands repräsentiert wurde. Während im Süden die Verhältnisse auch jetzt recht gut vorausberechnet wurden, lag LME im Norden in der Windgeschwindigkeit spürbar zu hoch.
VERIFIKATION DER MAXIMALWINDE BZW.MAX-BÖEN :
Zur Verifikation der LME-Maximalwinde werden für die Zieltermine 18.01.07 12 UTC und 19.01.07 00 UTC die Maximal-Böen-Beobachtungen und jeweils ein Loop mit den LME-Prognosen des Maximalwindes, ausgehend von den Terminen 16.01.07 00 UTC, 17.01.07 00 UTC und 18.01.07 00 UTC, gegenüber gestellt. Prinzipiell zu beachten ist, daß die beobachteten Maximalböen die höchsten Windspitzen der letzten 6 Stunden, bei LME in den hier gezeigten Ausgabeprodukten die höchsten Windwerte der letzten 12 Stunden gezeigt werden. Eine Diskrepanz ergab sich im Fall der konkreten Kyrill-Vergleiche allerdings kaum, da die Beobachtungen zu den genannten Terminen fast durchweg auch die Maximalwerte der jeweils letzten 12 Stunden abbildeten :
Beobachtungen Maximal-Böen Mitteleuropa 18.01.07 12 UTC :

LME-Maximalwind-Loop für den Zieltermin 18.01.07 12 UTC :

Die LME-Prognosen verkörpern mit ihrer Farbgebung (s.Legende rechts) die Bft-Klassen, zusätzlich sind mit den Pfeilen konkrete Zahlenwerte in km/h für ausgesuchte Städte eingegeben. Die LME-Prognosen für den 18.01.07 12 UTC spiegelten gut das Übergreifen des extremen Maximalwindfeldes von Westen her wider, wobei Deutschland bis zum Mittag in dessen Vorderbereich (Warmsektor) gelangen sollte. Die LME-Aussagen ähnelten sich in den 3 Läufen untereinander bei Maximalwinden in Deutschland von schon vielfach Bft 10 – 11. Eine leichte Zurücknahme verzeichnete nur der Prognoselauf vom 17.01.07 00 UTC, was ja auch bei Mittelwinden schon sichtbar war. Vergleicht man die LME-Prognosen mit den beobachteten Spitzenböen, so findet man flächig eine Überprognostizierung in der Größenordnung etwa einer Bft-Stufe, speziell bei den Runs vom 16.01.07 00 UTC und 18.01.07 00 UTC.
Beobachtungen Maximal-Böen Mitteleuropa 19.01.07 00 UTC :

LME-Maximalwind-Loop für den Zieltermin 19.01.07 00 UTC :

Die LME-Maximalwinde für den Zieltermin 19.01.07 00 UTC deckten die volle Entfaltung des Orkans über Mitteleuropa ab. Die Einfärbung zeigte praktisch überall Spitzenwerte von Bft 11-12, mit Schwerpunkt von Bft 12 in der Mitte und im Norden. Der Vergleich dieser Prognosen mit den Beobachtungen zeigt auch jetzt eine LME-Überziehung . Der flächige Unterschied zwischen LME und Beobachtungen lag beim Termin 19.01.07 00 UTC bei 1-2 Bft-Stufen.
Um zusätzlich zur qualitativen Abschätzung noch einen quantitativen Vergleich bei der Verifikation der LME-Maximalwinde zu erhalten, zeigen die beiden nachfolgenden Tabellen für die 4 in den LME-Karten verzeichneten Orte (Pfeilspitzen) in Deutschland (Hamburg, Berlin, Frankfurt und München) eine zahlenmäßige Gegenüberstellung von Beobachtungswerten und LME-Prognosen (LME-Werte umgerechnet in Knoten) :
Quantitativer Vergleich von beobachten Maximalböen und LME-Prognosen der
3 Vorhersageläufe bezogen auf den Zieltermin 18.01.07 12 UTC :

Quantitativer Vergleich von beobachten Maximalböen und LME-Prognosen der
3 Vorhersageläufe bezogen auf den Zieltermin 19.01.07 00 UTC :

Die beiden Fragezeichen der ersten Tabelle sollen andeuten, daß bis 18.01.07 12 UTC direkt in Hamburg und Berlin noch keine Spitzenböen (von mindestens 25 Knoten) gemessen wurden, aber erhöhte Werte bereits im nahen Umfeld auftraten. Die beiden Tabellen bestätigen, daß im Gesamttrend in der Tat eine (regional unterschiedliche) Überprognostizierung der Maximalwinde durch LME bestand. Im (für Deutschland) sicher nicht ganz repräsentativen) 4-Stationen-Mittel gibt es beim 1.Termin eine mittlere positive Abweichung von nur +2.9 Knoten (gerechnet nur Frankfurt und München) sowie einen mittleren absoluter Fehler von 3 Knoten. Beim 2.Termin lauten die entsprechenden Zalhlenwerte +5.9 Knoten und 6.5 Knoten. Am genauesten waren durchweg die LME-Prognosen für München mit einer dort geradezu idealen Verifikation.
Fazit der LME-Maximalwindprognosen :
Die Schwere des Windereignisses bei Kyrill wurde in den Maximalböen von LME in der Fläche über die beobachteten Werte hinaus überprognostiziert mit positiven Abweichungen von 1-2 Bft-Klassen. Am deutlichsten waren die Abweichungen im Rückseitenbereich von Kyrill, bessere Werte erzielte LME im Warmsektor.
GESAMT-RESUME` DER MODELL-VERIFIKAITON :
1. Auf der Grundlage umfangreichen Materials und verschiedener Modelle wurde versucht, eine Gesamtschau der qualitativ-synoptische Modellverifikation zu Kyrill vom erweiterten Mittelfrist- bis zum Kurzfristbereich durchzuführen.
2. Als gemeinsamer Zieltermin der Verifikation von 7 globalen Modellen, nämlich EZMW, GFS, GEM, NOGAPS, JMA, UKMO und GME, wurde der 18.01.07 12 UTC gewählt, beim mesoskaligen LME-Modell kam der 19.01.07 00 UTC hinzu.
3. Schon ungewöhnlich frühzeitig, nämlich noch im erweiterten Mittelfristbereich 11-8 Tage vor dem Sturm- und Orkan-Ereignis, gab es dazu relativ gute Grobhinweise durch GFS, EZMW und GEM.
4. Im klassischen Mittelfristbereich, in dem alle 7 verfügbaren globalen Modelle mit allen 12 UTC-Läufen verifiziert werden konnten, verstärkten sich in den Bodendruckprognosen die regionalen Sturm- und Orkan-Aussagen für Deutschland. Nicht so erfolgreich war die Erfassung der übrigen Druckverteilung, die den Kern von Kyrill teilweise zu großflächig nordwestwärts auf den Atlantik verlegte.
5. Im Kurzfristbereich stabilisierten sich die Sturm- und Orkan-Druckgradienten über Deutschland weiter. Schwächen gab es überraschend auch jetzt noch bei der Festlegung von Kern-Position und Kern-Form von Kyrill. Dies hing offensichtlich damit zusammen, daß Kyrill über dem Atlantik einen neuen Tiefkern bildete und dieser Vorgang von den Modellen in unterschiedlicher Weise vorweg erfaßt wurde.
6. Es gab keine gleichbleibende Rangfolge bei der Qualität der Modelle. Im Mittelfristbereich erwies sich EZMW als das beste Modell, im Kurzfristbereich konnte sich UKMO vorne platzieren. Alle Modelle boten in beiden Vorhersagebereichen sowohl stärkere als auch schwächere Prognosen. Das Gesamtergebnis war aber speziell zur Frage von Sturm und Orkan über Deutschland recht gut.
7. LME als Vertreter hoch aufgelöster Kurzfristmodelle erfaßte in der Mittelwindprognose die erste Phase der Entwicklung über Deutschland bis 18.01.07 12 UTC recht gut, während bei der zweiten Phase mit dem Zieltermin 19.01.07 00 UTC der Mittelwind Kaltfront-rückseitig in der Mitte und im Norden Deutschlands in der Fläche überprognostiziert wurde.
8. LME zeigte eine generelle Neigung, die Böen zu hoch anzusetzen, am deutlichsten im Rückseitenbereich von Kyrill.
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