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Was können hochauflösende Modelle mit expliziter Konvektion?
geschrieben von: Janek (Leipzig, 135m) (IP-Adresse bekannt)
Datum: 22. Juni 2017 12:42

Hallo zusammen,

ich fühle mich genötigt hier mal wieder etwas zu hochauflösenden Modellen mit expliziter Konvektion abzusondern, um vorzubeugen, dass vermeintliches Wissen über Modelle zu akzeptiertem Allgemeinwissen wird. Ich halte (zumindest diesbezüglich) wenig von Schwarmintelligenz.

Eine steile These vorweg, bevor sie Gefahr läuft weiter unten unterzugehen:
Gute Modelle mit Gitterweiten kleiner ca. 4km können sehr wohl explizite Zellen zeigen, die auch gelegentlich strukturell und vom Ort auf +-20km genau eintreffen. Allerdings wird das in der Mehrheit der Fälle/Wetterlagen durch chaotisch anmutende Überlagerung von Einflüssen wie Anfangs- und Randwertproblemen oder auch Modellphysiktücken verhindert.

In der Literatur steht geschrieben, und das unterschreibe ich, dass ab ca. 2km Gitterweite alle wesentlichen Strukturen von Konvektion abgebildet werden können.

Bei 4km ist es noch ein Grenzbereich, bei dem es sehr darauf ankommt, wie diffusiv ein Modell(kern) eingestellt ist und welche Wechselwirkungen mit der Modellphysik auftreten. In diesem Grenzbereich tendieren explizite Zellen dazu, zu groß und zu wenige ihrer Art zu sein. Das sieht man oft beim Euro4 ("Better Britain"), welches gutes Timing und eine gute Verlagerung besitzt, aber strukturell nicht besonders gut ist, vor allem massiv die Niederschlagsspitzen überschätzt.
Ein 4km-WRF ist strukturell überlegen (meine Meinung), hat aber Probleme mit der Fortpflanzung, aus oben genannten Gründen des Eigenantriebs am Zellrand.

Ein 1km-Modell umgeht diese Probleme und ist theoretisch in der Lage, sogar zellinterne Strukturunterschiede abzubilden. Hier sei vor allem die Fähigkeit herausgehoben, eine klassische Superzelle mit Hookecho ebenso abzubilden wie eine HP mit nierenförmigem Aufwind. Das Super1x1 kann sowas. Auch das Clustern zu einem MCS ist tendenziell bei höher aufgelösten Modellen realisitischer als bei Modellen im Gitterweitengrenzbereich. Von Kaltluftschauern ganz zu schweigen, die fallen bei den meisten Modellen durch's Raster (sind aber selbst im besten und höchst aufgelösten Modell immer mit einer Chaos-Komponente versehen).

Die korrekte Erfassung des "storm mode" (Struktur und Verlagerung) hängt natürlich ganz stark vom Timing und der zur Verfügung stehenden Luftmasse ab. Steht zuviel CAPE und/oder zu wenig CIN bereit, wird selbst das beste Modell zu früh clustern und als MCS "davonlaufen".

Die aktuelle Lage (22.06.2017) verdeutlicht noch ein weiteres Problem. Der ursächliche Höhentrog über der Nordsee wurde von den antreibenden Modellen am Modellrand von Lauf zu Lauf anders positioniert. Dadurch ändert sich die Überlappung von bodennahem Windfeld und Labilität, auch weit vor dem Trog - die Atmosphäre ist ja ein Kontinuum und über Wellen quasi "vernetzt".
Hierbei entsteht für den Laien der Eindruck, dass das Modell "springt"/"spinnt"/"rät", und was einem sonst noch so an abwertenden Eigenschaften einfällt.
Dabei ist es eher ein Ausdruck der Variabilität/Unsicherheit der Wetterlage, wenn so etwas passiert. Jeder Hauptlauf stellt dann quasi ein Ensemblemitglied dar.

Und damit bin ich beim 19.05. angelangt. Denn hier gab es vergleichsweise wenige Schwankungen in der Randwerten, die Zone mit Superzellenpotenzial wurde konsequent von Bayern über Thüringen bis MeckPomm gelegt.
Mehrere SuperHD-Läufe hatten dann auch explizite Superzellen drin, von denen wiederum einige Volltreffer waren, in mehreren Läufen, vor allem die Zellen von Jena bis Halle, z.B.:
[twitter.com]

Ähnliche Beispiele wären der 16.04.2017 nahe Venedig:
[twitter.com]
wo 8 von 8 Modellläufen eine Superzelle bei Venedig drin hatten:
[twitter.com]

Oder auch der 13.05.2015 im 4km-WRF, wo die Superzellen von Freiburg bis Augsburg in fast allen Belangen in mehreren Läufen gezeigt wurden.

Die Tücken eines höchst aufgelösten Modells habe ich indirekt dann auch schon benannt. Es besteht die Gefahr von Überinterpretation, vor allem nach guten Prognosen, mit teilweise überzogener Erwartungshaltung. Ein kritisches Hinterfragen ist IMMER erwünscht, solange es objektiv bleibt und nicht in "dafür zahlen wir Millionen Steuergelder" abdriftet.
Dass ich/wir bzgl. Modellrückblicken etwas in die positive Richtung tendieren, sollte jedem einleuchten. Die schlechten Prognosen werden intern behandelt und (teilweise) nachgestellt, damit man Fortschritte erzielen kann.

Die objektive, automatische Verifikation ist dagegen absolut wertfrei, d.h. da sollte nicht getrickst werden. Diese Methoden haben aber auch einen entscheidenden Nachteil: sie können den subjektiven Mehrwert der hochauflösenden Modelle nur selten direkt wiedergeben, weil sie z.B. mit Standardverfahren keine Strukturanalyse machen, mal abgesehen von Punkt-Korrelationen. Darum muss man beim Modellentwickeln immer auch subjektiv verifizieren - quasi mit Augenmaß ;-)

Ich hoffe, dass das nicht allzu elitär oder belehrend rüberkam. Manchmal muss man etwas deutlicher werden, damit das allgemein anerkannte Modellbashing nicht zum Volkssport ausufert ;-)

Viele Grüße
Janek



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  Was können hochauflösende Modelle mit expliziter Konvektion? 1058 Janek (Leipzig, 135m) 22.06.17 12:42
  Daumen hoch . (oT) 245 Federwolke 22.06.17 13:16
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  Nach den Modellpornos vor der jetzigen Lage... 411 Markus/TSC (Weimar) 23.06.17 10:10
  Re: Nach den Modellpornos vor der jetzigen Lage... 341 Janek (Leipzig, 135m) 23.06.17 14:43
  Re: Was können hochauflösende Modelle mit expliziter Konvektion? 324 Janek (Leipzig, 135m) 23.06.17 14:42
  Re: Was können hochauflösende Modelle mit expliziter Konvektion? 315 Felix Welzenbach 23.06.17 21:14
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  Re: Danke, sehr interessant (oT) 217 Südwestgebläse 26.06.17 12:36
  Gute Hinweise, aber noch zu ergänzen 332 mpw 29.06.17 08:24
  Re: Gute Hinweise, aber noch zu ergänzen 334 Janek (Leipzig, 135m) 29.06.17 14:47
  Re: Gute Hinweise, aber noch zu ergänzen 307 mpw 30.06.17 10:45
  Vielen Dank für Deinen klasse Beitrag, leider erst heute entdeckt... (oT) 302 Kaltlufttropfen (80 km sö v Berlin) 21.07.17 20:01


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