Forschung

Atmosphärische Modellierung durch das KMI

Ein atmosphärisches Modell simuliert die zeitliche Entwicklung der Atmosphäre durch Lösen von mathematischen Gleichungen für meteorologischen Variablen (Temperatur, Niederschlag, Windgeschwindigkeiten, etc.). Basierend auf den verfügbaren meteorologischen Beobachtungen erstellen wir zuerst einen atmosphärischen Anfangszustand. Dann wird die weitere Zustandentwicklung in Zeitschritten  berechnet bis die gewünschte Zeit in der Zukunft erreicht ist. Aufgrund der Einschränkungen in den verwendeten Beobachtungen und in der mathematischen Darstellung der Realität führen Modelle zu Fehlern in den Berechnungen. Diese Fehler wachsen mit der Zeit.

Atmosphärische Modelle teilen die Atmosphäre in Würfel auf und berechnen die Gitterpunkte in der Mitte dieser Würfel. Je kleiner der Abstand zwischen den Gitterpunkten, desto detaillierter das Modellergebnis. Wir sprechen von Auflösung, angegeben durch den Abstand zwischen den Gitterpunkten. Indem wir die Berechnungen auf einem begrenzten Gebiet durchführen, können wir die Berechnungszeit begrenzen oder die Auflösung erhöhen. Dies nennen wir Modelle auf einem  begrenzten Bereich oder regionale Modelle.

Atmosphärische Modelle werden für die Erstellung  kurz- und mittelfristiger Wettervorhersagen und für Klimasimulationen benutzt. Sie werden auch für probabilistische Wettervorhersagesysteme benutzt: Ein Ensemble von Modellläufen wird mit einem Dutzend Modellversionen durchgeführt, die sich alle leicht voneinander unterscheiden. Die Unterschiede entstehen durch Störungen im Ausgangszustand oder durch unterschiedliche Konfigurationen des Modells. Anhand der Verteilung der verschiedenen Mitglieder des Ensembles können Wahrscheinlichkeiten für die vorhergesagten Variablen (z.B. Niederschlagswahrscheinlichkeit oder die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmtes meteorologisches Phänomen auftritt) geschätzt werden.