title: Qualitätskontrolle synoptischer Daten
Creators: name: Steiner, Andrea
Publisher: name: :none
Year: 2011

description: Die vorliegende Diplomarbeit behandelt die am Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Wien entwickelte Qualitätskontrolle (QC), die dem operationell ausgeführten Analyseverfahren VERA (Vienna Enhanced Resolution Analysis) vorgeschaltet ist und auch bei Feldexperimenten oder im Zuge der Modellverifikation zum Einsatz kommt. Nach einem Überblick über die derzeit gängigen Qualitätskontrollmethoden wird der mathematische Hintergrund der sogenannten VERA-QC präsentiert. Für Parameter die eine hohe Redundanz in den Messwerten aufweisen wird die grundlegende Bedingung eines glatten Analysefeldes mit Hilfe einer Kostenfunktion formuliert und als Variationsproblem gelöst. Weiters wird auf Besonderheiten eingegangen, welche die VERA-QC von herkömmlichen Qualitätskontrollen abheben und die Kontrolle von Daten in komplexem Gelände ermöglichen. Für die räumliche Konsistenzprüfung der Messwerte werden benachbarte Stationen mit der Methode der natürlichen Nachbarfindung definiert, welche sich automatisch an eine variierende Stationsdichte anpasst. Eine spezielle Cluster-Behandlung löst das Problem von zu eng benachbarten Stationen und eine Gross Error Erkennung, die ebenso auf der Minimierung der Krümmung des Analysefeldes basiert, verwirft Meldungen mit groben Fehlern. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die VERA-QC um eine Bias-Korrektur erweitert, die systematische Fehler korrigiert und sich dynamisch auf neue Gegebenheiten bezüglich des Beobachtungsfeldes einstellt. Um zu überprüfen, ob eine Beobachtung im Vergleich zum lokalen Klima realistische Werte liefert, wird eine Methode vorgestellt wie aus Stationszeitreihen lokale klimatologisch mögliche Grenzwerte für einen Limit-Check ermittelt werden können. Da die räumliche Qualitätskontrolle von Temperaturwerten, vor allem in komplexem Gelände, aufgrund der reduzierten Talvolumina und der damit verbundenen Überhitzung problematisch ist, wurde in der VERA-QC die Möglichkeit implementiert, an Stelle der potentiellen Temperatur die Abweichung der potentiellen Temperatur zur entsprechenden Temperatur der Standardatmosphäre zu kontrollieren. Auch die Gross Error Erkennung wurde um variable stationsspezifische Grenzwerte, die aus den gesammelten Korrekturvorschlägen berechnet werden, erweitert. Die VERA-QC wird mit den beschriebenen Erweiterungen operationell zu jeder vollen Stunde ausgeführt und liefert zufriedenstellende Ergebnisse. Um einen vollständigen und einheitlichen Datensatz zu erhalten, wurden die dem Institut zur Verfügung stehenden Stationsmeldungen des Jahres 2010 nachträglich von der VERA-QC kontrolliert. Die gesammelten Beobachtungen und die ausgewerteten ermittelten Korrekturvorschläge dieses Zeitraums lassen weiteres Potential für interessante Untersuchungen erkennen. Die mathematischen Grundlagen sowie ein Vergleich der VERA-QC mit anderen Qualitätskontrollmethoden wurden bereits im Artikel Data Quality Control Based on Self-Consistency in der meteorologischen Fachzeitschrift Monthly Weather Review veröffentlicht. Eine zweite anwendungsorientierte Publikation ist bereits in Arbeit. Im September 2011 wurden die überzeugenden Ergebnisse der VERA-QC auf der meteorologischen Tagung ECAM (European Conference on Application of Meteorology) in Berlin und im November 2011 im Rahmen des 4. Österreichischen MeteorologInnentags in Klagenfurt vorgestellt.