2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
Die Fingerprint Technikder
VERA
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
von Matthias Ratheiser
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Inhalt des Vortrags1.) Grundlage der Methode
2.) Implementierung in ein Interpolationsverfahren
3.) Das physikalische Modell hinter dem thermischen Fingerprint4.) Fallstudie
5.) Der dynamische Fingerprint
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3 4 5 6 7
räumliche Achse
rela
tive
Änd
erun
g
nicht erklärt
erklärt
Interpolation
Messungen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Ansatz der slpine-funktion nach Reinsch (thin plate spline):
A
n
1k
2kOkAk JxxwI
dx
x)(J
13
1
2
2A
2
A
mit
Wir ersetzen O durch fehlerkorrigierten Wert: O O*
und fordern, dass A - O* = 0 ist.
Penalty-Funktion wird alleineminimiert
Kostenfunktion Penaltyfunktion
Analyse geht durch modifizierte Messwerte
(Index A: analysiertes Feld; Index O: Beobachtungen)
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
...xxcxxcxx ddmmUA
Aufspalten der Stationswerte:
Mit GebirgseinflussNicht erklärbarer Anteil
bekanntes, idealisiertes Felddes Gebirgseinflusses
wichtiger Skalierungsfaktor
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Beispiel für die Quantifizierung des thermischen Einflusseseines Gebirges auf ein
Bodendruckfeld
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Höheninformation:Topographie der Alpen in 1km Auflösung
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Physikalische Annahmen
•reduziertes Luftvolumen und Lage der Heizflächen im Tal
•3D-Netz im Alpenraum: dx = 20kmdy = 20kmdz = 500m
•konkrete Domäne1581km x 1161km x 4500m
•Berücksichtigung der Stabilität der Luft
Wichtige Größe!
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
20kmSchema zur Berechnung der mittleren Topographie
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
•Ausgangswerte: Standardatmosphäre T für leeres Element aus Strahlungs-
heizung für mittlere Höhe und horizontale Fläche (Dauer 6 Stunden)T wird erhöht um den Faktor der VolumenreduktionT wird vermindert um den Faktor der FlächenreduktionT wird verändert durch eine Dichte- korrektur
diskretes Temperaturprofil mit 9 Stützstellen
150 W/m2
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Korrektur für überadiabatische Gradienten
Umrechnung für Druck:hydrostatische Beziehungab Schicht 5, wo T=TS T dazubis Erdbodenweiter reduzieren für PMSL
5
(Standard)
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Fallbeispiel: Kältehoch vom 31.3.2002 um 03 UTC
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
ohneFinger-print
mitFinger-print
31.3.2002, 03 UTC
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
station PMSL station PMSL
1 1025.9 6 1022.4
2 1021.3 7 1022.5
3 1020.3 8 1023.4
4 1021.3 9 1023.8
5 1023.9
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
„Synoptischer“ Anteil Gebirgsanteil
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
units: hPa, n=260
With Fingerprints
Without Fingerprints
Maximum difference 2,57 9,82
Minimum difference -1.22 -4,86range 3,79 14,68
Mean value 0,13 0,25Standard deviation 0,34 0,43
RMS 0,36 0,50
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Der dynamische Nordströmungs-Fingerprint
•Konstanter Druckgradient von Norden nach Süden von 1 hPa/km•Anbringen einer iterativen gewichteten Mittelung:
8
18
1
1i
ii
ii
pww
p mit
mh
i
i
ew 1500
wi = 1.0 bei hi = 0 m … wi = 0.13 bei hi = 3000 m
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
• Die Fingerprints ermöglichen ein Mehr an Information in einer höheren Auflösung im Vergl. zu den reinen Messungen.
• Zusatzwissen über die Beeinflussung der Bodenfelder wird durch ein physikalisches Modell quantifiziert.
• Die Faktoren werden für jeden idealisierten Fingerprint an allen Punkten berechnet.
• Die Faktoren skalieren das idealiserte Feld an die aktuellen Verhältnisse.
• Die Analysen zeigen mesoskalige Details und werden objektiv verbessert.
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Zusammenfassung
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
Danke für Ihre Aufmerksamkeit !
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Die Fingerprints und aLMo VERA aLMoaus 1km Topographie aus 7km Topographie
10km-FiPri durch Mittel der Min.top.zum downscaling des pmsl Feldes beider Interpolation auf regelm. Gitter
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
2.4.2003 Informationstag Austrocontrol
University of Vienna Department of Meteorology
and Geophysics
Top Related