ARA

Ausgangssituation / Motivation

Atmosphärische Re-Analyseprodukte haben sich in der Vergangenheit bereits als wichtige Informationsquelle für ein besseres Verständnis des Systems Erde erwiesen und wurden in vielen Projekten im Bereich Klimamonitoring und Klimawandel eingesetzt.

Inhalte und Zielsetzungen

Das vorliegende Projekt ARA setzt sich das Ziel für Österreich erstmals einen hochauflösenden Re-Analyse Ensemble-Datensatz zu erstellen. Einmal fertiggestellt, wird mit diesem Datensatz detaillierte Information (2D und 3D) zum Zustand der Atmosphäre für die Periode 2010-2020 zur Verfügung stehen, die das Potential besitzt, später einmal in ein operationelles bzw. kommerzielles Produkt weiterentwickelt zu werden.

Methodische Vorgehensweise

Es werden essentielle Klimaparameter (ECVs) für räumliche und zeitliche Skalen zur Verfügung gestellt, die für die Wetter- und Klimaforschung von hoher Relevanz sind und auch in anderen Bereichen einen entscheidenden Beitrag leisten können (Auswirkungsanalysen, Anpassungsstrategien, usw.).

Das anvisierte Re-Analysesystem kann in Zukunft ein wichtiger zusätzlicher Beitrag zu bestehenden nationalen und internationalen Klimadienstleistungen werden wie z.B. für den nationalen OKS25 Datensatz oder das internationale Copernicus Climate Service (C3S).

In ARA wird das nicht-hydrostatische Regionalmodell AROME (Application of Research to Operations at Mesoscale) genutzt um den ERA5 Datensatz (Auflösung 31km) des Europäischen Zentrums für Mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) auf eine Zielauflösung von 2.5km zu bringen.

Darüber hinaus werden unter Verwendung eines dreidimensionalen variationellen Assimilationssystem (3DVAR) verschiedenste Beobachtungsdaten wie beispielsweise Satellitendaten, Radiosonden, Flugzeugdaten oder Windprofilerdaten zusätzlich in das Re-Analysesystem eingebracht.

Mit Hilfe von Komponenten des auf AROME aufbauenden konvektionsauflösenden Ensemblesystems C-LAEF (Convection-permitting Limited Area Ensemble Forecasting system) wird schließlich ein aus 10 Membern bestehendes Re-Analyseensemble gebildet, welches zeitlich, räumlich und physikalisch konsistente atmosphärische 3D und 2D Parameter liefert. Daraus abgeleitete ECVs werden für verschiedenen Aggregationsintervalle (Stunde, Tag, Monat) zur Verfügung gestellt. Aus dem Ensembledatensatz soll auch Information über die Unsicherheit bzw. Unschärfe der Re-Analysen extrahiert werden. Die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Datensatzes sind enorm.

Erwartete Ergebnisse

Um den Umfang des Projekts sinnvoll zu beschränken werden im Zuge des vorliegenden Projekts zwei Anwendungsbereiche hervorgehoben: 

1. Die Validierung von numerischen Wetter- und Klimamodellen und
2. die Berechnung eines Extreme Forecast Index (EFI) für das Wettermodell AROME. 

Auch Bereiche wie Validierung und Kalibrierung von operationellen Vorhersagen können profitieren.

Ähnliche Aktivitäten auf europäischer Ebene bzw. für andere Regionen in Europa haben sich für viele Anwendungsbereiche als sehr nützlich erwiesen und einen starken Einfluss auf verschiedenste Forschungsbereiche hinterlassen. Es ist zu erwarten, dass ein ähnlicher Effekt auch für Österreich erzielt werden kann. Das zeigt sich daran, dass bereits die Idee zur Realisierung eines regionalen Re-Analyse Ensembledatensatzes für Österreich reges Interesse hervorgerufen hat.

Projektleitung

Universität Graz

Universität Graz
Dr. Heimo Truhetz
Brandhofgasse 5/1. Stock
A-8010 Graz