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Carolin 27.10.04 : Wie war der wahre Kerndruck?
geschrieben von: Wetterfuchs (IP-Adresse bekannt)
Datum: 09. Dezember 2004 07:35

Carolin 27.10.04 : Welches war der wahre Kerndruck?
Das Sturm- und Orkantief „Carolin“ vom 27.10.04 hatte schon vor seiner Entstehung im Zusammenhang mit Modellprognosen zu Diskussionen darüber geführt, welcher Kerndruck wohl erreicht würde. Damals hatte ich angedeutet, daß es wohl schwer sein würde, den „wahren“ Kerndruck festzustellen. Warum? Weil dieses Sturm- und Orkantief, wie von den Modellen erwartet, seinen Höhepunkt über dem Seegebiet südwestlich von Irland haben würde. Dabei interessierte die Frage des wahren Kerndruckes schon allein wegen des Wunsches nach einer Verifikation der Modellprognosen. Ganz offensichtlich war bei Carolin am 27.10.04 ein ungewöhnlich tiefer Kerndruck aufgetreten, aber welcher?
Warum ist es so schwer, die richtigen Druck-Verhältnisse im Nachhinein zu rekonstruieren? Die Antwort ist relativ einfach : Der Kern des Orkantiefs befand sich über dem Meer, sprich über einem Bereich mit relativ wenigen und zudem qualitätsmäßig teilweise zweifelhaften Beobachtungsdaten. Druckdaten über dem Meer stammen im wesentlichen aus 2 Datenquellen : Bojen und Schiffe. Die Datenmenge hängt also stark davon ab, ob Schiffe, die melden, gerade das interessierende Gebiet passieren und wie gut und verläßlich ihre Messungen sind. Druckmessung sind bei starkem Seegang fehleranfällig, es können z.B. auch nicht die üblichen Quecksilber-Stationsbarometer (verläßlichste Methode) eingesetzt werden. Zudem kann es bei der Übermittlung der Daten zu Fehlern kommen. Am 27.10.04 gab hier im Forum Marco Puckert die folgende 00 UTC-Schiffsmeldung im Umfeld des Kerns des Orkantiefs wieder :
„Auf N47 42 W014 12 mit 957,5 hPa (Schiff). Dort wurden um 0 UTC 56 Knoten Mittelwind aus 070 Grad gemessen.“
Es handelte sich nach den Meßdaten um ein Schiff an der Nordflanke des Orkantiefs. Zusätzlich wird es weitere Meldungen gegeben haben. Interpretiert man die obige Meldung direkt, so muß man, schon wegen der hohen Windgeschwindigkeit , von einem Kerndruck um 00 UTC von unter 955 hPa ausgehen. War die Meldung aber in Ordnung und wie paßte diese Meldung in die Druckmeldungen anderer Schiffe und vorhandener Bojen?
Dies berührt direkt die Frage nach dem Vorgehen bei der Druckfeld-Analyse. Es existieren operationell 2 Wege : Die „manuelle“ Analyse (subjektives durch den Meteorologen) und die „numerische“ Analyse (objektives Verfahren des numerischen Modells). In früheren Zeiten hatten beide Verfahren wenig miteinander zu tun : Bei der manuellen Analyse ging der Meteorologe von der jeweiligen (manuellen) Vor-Analyse aus (z.B. von 6 Stunden vorher) und versuchte anhand der Meldungs-Eintragungskarte unter Nutzung seiner synoptischen Strukturerfahrung, die Druckverteilung mit Isobaren festzulegen. Über Meeresgebieten mußte er abzuschätzen, ob die dort vorliegenden Meldung in sich konsistent waren und eine sinnvolle Druckverteilung boten. Ein erfahrener Analytiker kannte seine guten und schlechten „Kandidaten“ unter den Schiffen. Heutzutage spielt zusätzlich die numerische Vorgabe in Form einer sehr kurzfristigen Druckfeldprognose eine wichtige Rolle und er schaut außer auf Bodenmeldungen auch auf Satellitenbilder, um Lage und Intensität eines Zyklonenkerns noch besser in den Griff zu bekommen. Beide Quellen, Beobachtungsdaten + numerische Daten sind aber nicht ohne Fehler oder können fehl-interpretiert werden. Die fehlerfrei Lösung wird es insbesondere bei raschen Zyklogenesen und extremeren Kerndrucken über Meer nie geben. In dem Zusammenhang ein Wort zu den numerischen Vorgaben der manuellen Boden-Analyse : Die (rein) numerische Analyse ist das Endprodukt des „Daten-Assimilations-Prozesses“ : Ausgehend von einer zurückliegenden, als „endgültig“ angesehenen numerischen Analyse werden kurze Prognosen des Druckfeldes gerechnet und beim Assimilationsprozeß die jeweiligen Beobachtungsdaten in diese sehr kurzfristigen Prognosen hinein-„assimiliert“. Dazu nutzt Verfahren der raum-zeitlichen Interpolation der Druckverteilung aus Gitterpunktsdaten (Modell) und Beobachtungsdaten (außerhalb der Gitterpunkte). Der Aufwand, der hierbei getrieben wird, ist enorm, wobei die Analyseverfahren im Einzelnen auch unterschiedlich sind; dies betrifft auch die Entscheidung darüber, ob beobachtete Daten „geglaubt“ werden oder nicht (d.h. zur Assimilation genutzt oder verworfen werden. Als modernstes Verfahren der numerischen Analyse gilt heutzutage die sogenannte „Vierdimensionale Variations-Analyse“ (4DVAR), die u.a. beim EZMW eingesetzt wird.
Nun wieder zurück zum konkreten Fall des 27.10.04 : Ich möchte hier auf die 00 UTC-Analysen dieses Tages eingehen. Dazu lagen mir 3 manuelle Analysen und 7 numerische Analysen vor :
Manuelle Analyse DWD 27.10.04 00 UTC :

Manuelle Analyse UKMO 27.10.04 00 UTC :

Manuelle Analyse NWS (USA) 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse EZMW 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse GME 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse UKMO 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse Meteo-Fr 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse GFS 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse NOGAPS 27.10.04 00 UTC :

Numerische Analyse GEM 27.10.04 00 UTC :

Diese Analyse-Darstellungen stammen einerseits aus einem DWD-internen Speicherprogramm, andererseits aus den Daten der WZ: Bei den manuellen Analysen sind die Kerndrucke teilweise direkt angegeben, insbesondere bei den numerischen Analysen muß man sie aus der Druckverteilung interpolieren. Im Prinzip ist hier schon wieder eine Fehlerquelle vorhanden. Der Einheitlichkeit willen, habe ich die nachfolgenden Kerndrucke aus einer quasi linearen Interpolation im Umfeld des Kerns entnommen :
MANUELLE ANALYSEN :
1. DWD : 954 hPa
2. UKMO : 953 hPa
3. NWS : 952 hPa
NUMERISCHE ANALYSEN :
1. EZMW : 958 hPa
2. GME : 963 hPa
3. UKMO : 959 hPa
4. Meteo-Fr : 957 hPa
5. GFS : 966 hPa
6. NOGAPS : 972 hPa
7. GEM : 976 hPa
Im ersten Moment überrascht das große Intervall der erhaltenen Werte zwischen 952 hPa und 976 hPa, also immerhin eine Differenz von 24 hPa! Wo liegt nun die Wahrheit? Es wäre voreilig, „blind“, den durchweg niedrigeren Werten der manuellen Analyse den Vorzug zu geben, so sehr man dazu verführt sein möge. Allerdings fällt auf, daß alle 3 manuellen Analysen mit ihren Kernwerten sehr nahe beieinander liegen. Das weckt sicher Vertrauen in diese Analysen . Es ist anzunehmen, daß u.a. der oben zitierte Schiffs-Druckwert (957.5 hPa) zu den entsprechend niedrigen Kerndrucken geführt hat. Das bedeutet aber, daß diesem Wert in allen 3 Analyse-Zentren geglaubt wurde.
Die numerische Analysen sind mit ihren „objektiven“ Kriterien diesen extremen Weg ganz offensichtlich nicht gegangen. Die höheren Kerndrucke der Modell-Analysen lassen vermuten, daß der genannte Druckwert des Schiffes eliminiert wurde und/oder die Assimilations-Druckvorhersage eine nicht so extreme Fall-Tendenz für den Analysezeitpunkt prognostiziert hatte und somit die Assimilations-Vorgabe spürbar höher lag. Einen Sonderfall unter den numerischen Analysen stellen ganz offensichtlich die numerischen Analysen von GFS, NOGAPS und GEM dar. Eine nähere Betrachtung des Druckfeldbildes im Bereich des Orkantiefs (auffällig große „Isobaren-Löcher“ im Kernbereich) bei diesen Modellen unterstützt die Vermutung, daß möglicherweise die 3 „amerikanischen“ Analysen-Produkte mit einer gröberen Auflösung nach Europa weitervermittelt wurden und dadurch der Kernbereich vom graphischen Programm automatisch abgeflacht wurde. Ich gehe also nicht sicher davon aus, daß die oben genannten Kerndrucke die „wirklichen“ Kerndrucke dieser Modelle waren.
Um nun zur Frage in der Überschrift dieses Postings zurückzukehren, welches der wahre Kerndruck war, möchte ich in der Summe feststellen :
1. Eine endgültige Antwort kann wahrscheinlich nicht gegeben werden.
2. Die manuellen Analysen erscheinen mir etwas zu extrem, weil wahrscheinlich einem nicht korrekten Druckwert eines Schiffes jeweils voll vertraut wurde.
3. Als wahrscheinlichsten Kerndruck würde ich (persönlich) 958 hPa annehmen, was auf den numerischen Wert des EZMW hinauslaufen würde.
Übrigens ist der Kerndruck wahrscheinlich nach 00 UTC noch weiter gefallen. Dies läßt sich u.a. anhand der Satellitenbilder ableiten. Wie der nachfolgende Vergleich von 00 UTC und 06 UTC zeigt, bildete sich erst nach 00 UTC auch im IR-Wolkenbild eine engräumige Kernstruktur :
IR-Satbild Meteosat + Synops 27.10.04 00 UTC :

IR-Satbild Meteosat + Synops 27.10.04 06 UTC :

Wetterfuchs



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