title: Verifikationsmethoden für Wetterradarextrapolationen
Creators: name: Mayer, Stefan
Publisher: name: :none
Year: 2011

description: Wetterradarinformation ist im Bereich des Nowcastings auf Grund ihrer Aktualität, sowie ihrer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung nicht mehr wegzudenken. Mit dem Ziel, dem Meteorologen eine noch bessere Grundlage zur Kurzfrist-Niederschlagsprognose zu bieten, wurden in den letzten Jahrzehnten eine große Zahl an Wetterradarextrapolationen realisiert. Diese Arbeit zeigt, dass Verifikation für jedes Vorhersagesystem in vielerlei Hinsicht unverzichtbar ist, sei es um die aktuelle Güte zu überwachen, verschiedene Systeme miteinander zu vergleichen oder die Vorhersagemethodik zu optimieren. Wie kann man nun diese „Güte“ speziell für Wetterradarextrapolationen definieren? Diesem Problem wurde sich aus praxisbezogener, sowie theoretischer Sicht genähert, um somit umfassende Anforderungen an ein Extrapolationssystem und vor allem an das speziell dafür zu entwickelnde Verifikationschema zu definieren. In dieser Arbeit geht es darum, die Güte einer Extrapolation an sich zu erfassen. Das geht am besten, wenn die vorhergesagte und die beobachtete Variable dieselbe physikalische Größe sind. Daher wurden extrapolierte Radarbilder mit gemessenen Bildern und nicht mit beobachteten Niederschlägen verglichen. Beim Niederschlag ist das besonders gerechtfertigt, da der Zusammenhang zwischen Radarreflektivität und Bodenniederschlag sehr unsicher ist. Es zeigt sich, dass sich theoretisch definierte Qualitätsaspekte einerseits und die praxisorientierten Forderungen nach exakter Orts- und Intensitätsvorhersage andererseits, gut ergänzen. Deshalb greift das hier entwickelte Verifikationsschema für Wetterradarextrapolationen auf bewährte Maße aus der Verifikation von dichotomen Systemen, sowie klassische statistische Momente zurück. Ergänzend werden für probabilistische Vorhersagen übliche Methoden, wie zum Beispiel das Reliability-Diagramm verwendet. Dieses Schema wurde mittels eines MatLab-Prototyps auf jene Wetterradarextrapolationen angewendet, die bei AustroControl GmbH zurzeit in Verwendung sind. Es zeigte sich, dass die verwendeten Methoden großteils uneingeschränkt, vereinzelt mit adaptierter Interpretation geeignet sind, um alle Qualitätsaspekte einer Wetterradarextrapolation zu beschreiben.
description: Weather radar information play an important role in the field of nowcasting due to its actuality and its high temporal and spatial resolution. A lot of weather radar extrapolation systems implemented in the last decades offer an even better substructure for short term precipitation forecasting. This paper demonstrates that verification for every prognosis system is indispensable for monitoring actual quality, comparing different systems or optimizing prediction methods. But how can this certain "quality" be defined for weather radar extrapolations? This complex of problems is approached in realistic, as well as theoretical perception to define a comprehensive verification scheme for extrapolation systems. This paper tend to measure the quality of extrapolation itself. That runs most effective when the predicted and the observed variable are the same physical unit. That is why extrapolated weather radar images are compared with measured radar images and not with observed precipitation. This is especially justified to precipitation as the correlation between weather radar reflectivity and ground-based precipitation measurements is very uncertain. When verifying weather radar images it arised, that theoretically defined quality aspects according to Murphy (1993) on the one hand, and practice-oriented demands for accurate regional and intensity forecasts on the other hand are complementing one another, and a verfication scheme was found to describe the quality of weather radar extrapolation comprehensively. This scheme applies established methods of the verfication of dichotomical systems, as well as classical statistic approaches. There is a complementary use of common methods for probability predictions as reliability graphs. This scheme has been implemented as a MatLab-Prototyp and has been applied to weather radar extrapolations currently used at AustroControl GmbH. The methods turned out to be suitable mostly without restrictions. Only in special cases an adapted interpretation is needed to describe all aspects of quality.