SINFONY - die Kombination aus Nowcasting und Numerischer Wettervorhersage auf der konvektiven Skala am DWD
Authors: Blahak Ulrich , Keller Julia ,   SINFONY Team
Published: December 2021

&lt;p&gt;Das neue Seamless INtegrated FOrecastiNg sYstem (SINFONY) des DWD wird innerhalb der n&amp;#228;chsten 2-3 Jahre das Licht der Welt erblicken, nach 4 Jahren intensiver Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in zwei internen Projekten. Zun&amp;#228;chst sollen damit insbesondere die extremen sommerlich-konvektiven Starkregenereignisse auf der K&amp;#252;rzestfristskala von 0 - 12 h addressiert werden, die noch immer ein gro&amp;#223;es Problem im Vorhersage- und Warndienst darstellen. Ein zus&amp;#228;tzliches hochaufgel&amp;#246;stes ICON-Ensemble-Modell mit Assimilation hochaufgel&amp;#246;ster Fernerkundungsdaten, angepasster Modellphysik und st&amp;#252;ndlich neuen Vorhersagen in einem &quot;Rapid Update Cycle&quot; (SINFONY-RUC-EPS) ist eine der Kernkomponenten des Systems.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Es gibt verschiedene &quot;optimale&quot; Vorhersagemethoden f&amp;#252;r verschiedene Vorhersagezeitbereiche und verschiedene Wetterph&amp;#228;nomene. F&amp;#252;r Niederschlag und konvektive Ereignisse bis zu einigen Stunden, simple advektionsbasierte Extrapolationstechniken wie z.B. Radar-Nowcasting zeigen guten Skill bis zu etwa 2 h (nat&amp;#252;rlich situationsabh&amp;#228;ngig), w&amp;#228;hrend die Numerische Wettervorhersage (NWV) erst danach besser wird. Ensembles von Nowcasting sowie NWV helfen, die Vorhersageunsicherheiten abzusch&amp;#228;tzen. &quot;Optimal&quot; kombinierte Niederschlagsvorhersagen als Funktion der Vorhersagezeit aus Nowcasting (dominiert am Anfang) und NWV (dominiert am Ende) bilden dann bruchfreie (&quot;seamless&quot;) Vorhersagen.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Verschiedene interdisziplin&amp;#228;re Projektteams arbeiten eng zusammen bei der Entwicklung von&lt;br /&gt;a) Radar Nowcasting ensembles f&amp;#252;r Niederschlag, Radarreflektivit&amp;#228;t und konvektive Zell-Objekte&lt;br /&gt;b) St&amp;#252;ndliche SINFONY-RUC-EPS NWP auf der km-Skala mit Assimilation von 3D Radar Volumendaten (Radialwind, Reflektivit&amp;#228;t, Zell-Objekte), &amp;#160;&amp;#160; Meteosat VIS Kan&amp;#228;le und Blitzdaten&lt;br /&gt;c) Optimale Kombination aus Nowcasting und NWV Ensemblevorhersagen im Beobachtungsraum (Niederschlag, Reflektivit&amp;#228;t, Zell-Objekte)&lt;br /&gt;d) Systeme zur vergleichenden Verifikation von Nowcasting und NWV in diesem Beobachtungsraum. Insbesondere die Verifikation von Zell-Objekten wird uns ganz neue Einsichten in die Repr&amp;#228;sentation von Eigenschaften konvektiver Zellen in unseren NWV-Modellen geben.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;F&amp;#252;r b) erm&amp;#246;glichen neue innovative und effiziente Vorw&amp;#228;rtsoperatoren f&amp;#252;r Radarvolumendaten und sichtbare Satellitenkan&amp;#228;le die direkte Assimilation solcher Daten im Rahmen unseres LETKF-Systems (Localized Ensemble Transform Kalman Filter).&amp;#160; Eine fortschrittliche Modellphysik (2-Momenten Bulk Mikrophysikparametrisierung, stochastische Grenzschichtparametrisierung) tr&amp;#228;gt zur verbesserten Vorhersage konvektiver Wolken bei.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;F&amp;#252;r c) und d) gibt das SINFONY-RUC-EPS simulierte Radarreflektivit&amp;#228;ts-Volumenscan-Ensembles des gesamten DWD Radarverbunds alle 5 min aus den Vorhersagel&amp;#228;ufen aus. Ensembles von synthetischen Radarkomposits und vorhergesagten Tracks konvektiver Zell-Objekte werden mit derselben Software und denselben Algorithmen produziert, so wie sie auch auf die Beobachtungen angewandt werden.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Bruchfrei kombinierte Zell-Objekte aus Nowcasting und NWV werden dabei helfen, den DWD-Warnprozess vor konvektiven Ereignissen hin zu einem flexiblen &quot;Warn-on-objects&quot; weiterzuentwickeln. Kombinierte Ensembles aus Niederschlags- und Reflektivit&amp;#228;tskomposits sind auch f&amp;#252;r die Hochwasservorhersage interessant.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Der Vortrag gibt einen &amp;#220;berblick &amp;#252;ber das Konzept und den aktuellen Stand des SINFONY sowie &amp;#252;ber die derzeitigen Pl&amp;#228;ne hin zu einer operationellen Einf&amp;#252;hrung in den n&amp;#228;chsten Jahren.&lt;/p&gt;
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