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Forschungsthemen

Die Arbeitsgruppe „Allgemeine Meteorologie und Klimatologie“ befasst sich - plakativ ausgedrückt - mit dem Wetter und Klima „zum Anfassen“. Um die Wetter- und Klimaphänomene wissenschaftlich untersuchen zu können, müssen Messungen und Beobachtungen durchgeführt werden. Je nach Fragestellung müssen dabei unterschiedliche Messstrategien angewandt werden. Durch zahlreiche, am Institut vorhandene meteorologische Messsysteme können wir sowohl eigene, als auch international eingebundene Feldexperimente durchführen. Nicht zuletzt die maßgebliche Teilnahme an Programmen wie ALPEX (Alpine Experiment), MAP (Mesoscale Alpine Programme) und COPS (Convective Orographic Precipitation Study) hat unserer Arbeitsgruppe eine hohe Expertise in der Experimentellen Meteorologie beschert.

Eigene, als auch von Wetterdiensten und anderen Institutionen stammende Daten bilden die Grundlage für einen weiteren Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe: der Wetter-Analyse und –Prognose (Synoptisch-Dynamische Meteorologie), von der kontinentalen über die Meso- bis zur Mikro-Skala. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Skalenwechselwirkung gelegt. Das Wetter in Mitteleuropa wird maßgeblich von Gebirgen geprägt, welche extreme zeitliche und räumliche Gradienten der Wetterelemente bewirken. Einerseits werden die großräumigen (synoptischen) Strukturen durch die Alpen in hohem Maße modifiziert (z. B. Fronten), anderseits können die Alpen ihrerseits auch synoptische Systeme generieren (z. B. Genuazyklogenesen). Wir haben es uns zum Ziel gemacht, insbesondere in Gebirgsräumen möglichst präzise Analysen des atmosphärischen Zustandes zu erzeugen. Dies gelingt nur durch eine sorgfältige Qualitätskontrolle und der Anwendung von Downscalingverfahren. Auch im Bereich der Prognosen versuchen wir, eine bestmögliche räumlich-zeitliche Auflösung zu erzielen. Die Qualität der Prognosen kann mit eigens entwickelten Validierungswerkzeugen beurteilt werden.

Das dritte Standbein unserer Forschung neben der Experimentellen und der Synoptisch-Dynamischen Meteorologie betrifft klimatologische Aspekte. Lange Zeitreihen von sorgfältig qualitätskontrollierten, analysierten meteorologischen Feldern ermöglichen eine Vielzahl von Aussagen zum klimatologischen Zustand der Atmosphäre und ihren langfristigen Veränderungen, insbesondere in Mitteleuropa und dem Alpenraum. Hierbei konzentrieren wir uns neben den konventionellen Klimagrößen auf abgeleitete Größen; das sind Größen, die i. a. nicht direkt gemessen werden, wie die gefühlte Temperatur (beinhaltet Windchill und Schwülegrad) oder die Schneefallgrenze. Als besonderen Service für die Allgemeinheit produzieren wir auch in Echtzeit hochaufgelöste Analysefelder von verschiedenen Teilen der Erde und aktuelle klimatologische Felder (Mittelwerte, Extremwerte, etc.) über verschiede Zeitintervalle und machen sie über über unsere Homepage verfügbar.

 


Die Analyse von Wetterdaten über komplexem Gelände

Ein objektives Analysesystem, genannt VERA (Vienna Enhanced Resolution Analysis) wurde am Institut entwickelt. Dieses Tool besteht aus einem Modul zur Qualitätskontrolle, einem Downscaling Modul und einem Modul zur räumlichen Darstellung. Die Besonderheit des Systems ist dass es auch ohne ‚First-guess’ - Information funktioniert. Daher ist es optimal für die (prognostische) Modellvalidierung geeignet. Es wird derzeit operativ am Aeronautischen Wetterdienst in Österreich (AustroControl), bei MeteoSchweiz und im kanadischen Wetterdienst (Environment Canada) für die Olympischen Winterspiele eingesetzt.

Das System wurde auf dreistündige Oberflächendaten in Europa der letzten 35 Jahre angewandt, was eine Reihe von interessanten Evaluierungen des regionalen Klimas und seiner Entwicklung erlaubt. Es gibt Pläne zur weiteren Verfeinerung der Methodik um sie auch auf andere Gebirgsregionen der Welt in Zukunft anzuwenden zu können.

Dorninger, M., S. Schneider, R. Steinacker, 2008: On the interpolation of precipitation data over complex terrain. Meteor Atmos Phys, 101, 175-189.

Steinacker, R., M. Ratheiser, B. Bica, B. Chimani, M. Dorninger, W. Gepp, C. Lotteraner, S. Schneider, S. Tschannett, 2006: Downscaling Meteorological information over complex terrain with the fingerprint technique by using a priori knowledge, Mon Wea Rev, 134


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Dynamik, Thermodynamik und Strahlungsbilanzstudien in Dolinen

Die meteorologischen Studie in Dolinen erlaubt einen Einblick in die Physik der atmosphärischen Prozesse unter kontrollierten Bedingungen. Unter stabilen Bedingungen wird in einer Doline mit einer Schneedecke die Atmosphäre ist thermisch isoliert konserviert. Damit können Energie- und Massenbilanz wie in einem Labor untersucht werden. Mehrere Messkampagnen mit Instrumenten an der Oberfläche und vertikaler Profilierung wurden durchgeführt. Langzeitdaten von Dolinen können verwendet werden, um das Klima Signal der globalen Erwärmung zu messen. Die Zusammenarbeit mit internationalen Forschungsgruppen wurde auf diesem Gebiet etabliert und soll fortgeführt werden.

Steinacker, R. C.D.Whiteman, M.Dorninger, B. Pospichal, S. Eisenbach, A.M.Holzer, P. Weihs, E. Mursch-Radlgruber, K. Baumann, 2007: A sinkhole field experiment in the Eastern Alps, Bull Amer Meteor Soc, 88, 701-716.

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Mikronetzstudien zur Erforschung konvektiver Systeme über komplexem Terrain

Es stehen mehr als 100 automatischen Wetterstationen zur Sammlung von räumlich und zeitlich hochaufgelösten meteorologischen Daten für verschiedene Zwecke zur Verfügung. Eine Anwendung ist die Detektion von konvektiven Niederschlägen. Die Niederschlagsdaten dieser Stationen können mit aus Radardaten berechneten Niederschlagsmengen verglichen werden. Eine andere Anwendung ist es die Windfelder in komplexem Gelände abzuleiten. Dies erlaubt es, eine Korrelation mit z.b. der Schneetiefe herzustellen. Eine weitere Anwendung ist die Gewinnung von Beobachtungsdaten zur Validierung von sehr hoch auflösenderen atmosphärischen Modellen.

Wulfmeyer, V., A. Behrendt, H.-S. Bauer, C. Kottmeier, U. Corsmeier, A. Blyth, G. Craig, U. Schumann, M. Hagen, S. Crewell, P. Di Girolamo, C. Flamant, M. Miller, A. Montani, S. Mobbs, E. Richard, M.W. Rotach, M. Arpagaus, H. Russchenberg, P. Schlüssel, M. König,, V. Gärtner, R. Steinacker, M. Dorninger, D.D. Turner, T. Weckwerth, A. Hense, and C. Simmer, 2008: The Convective and Orographically-induced Precipitation Study: A Research and Development Project of the World Weather Research Program for improving quantitative precipitation forecasting in low-mountain regions. Bull Amer Meteor Soc 89, 1477-1486.

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METGIS

MetGIS (http://www.metgis.com) ist ein Java-basiertes, kombiniertes meteorologisches und geographisches Informationssystem, mit besonderem Schwerpunkt auf Schnee und Bergwetter. Das Vorhersageschema wurde im Rahmen einer Reihe von interdisziplinären internationalen Forschungsprojekten entwickelt und wird ständig erweitert. Ein Hauptfokus des Systems ist die automatisierte Produktion von hochauflösenden, heruntergerechneten Vorhersagekarten für meteorologische Parameter wie Niederschlag, Neuschneemengen, der Schneefallgrenze, der Art des Niederschlags, Wind und Temperatur. Diese Karten sind im Internet in Echtzeit über eine einfach zu bedienende, teilweise passwortgeschützte Web-Oberfläche verfügbar.

Spreitzhofer, G., Norte, F. (2006). Desarrollo de MetGIS, un sistema combinado de información geografica, meteorológica y de cobertura de nieve de alta resolución, para la región andina. Meteorologica 31, 99-108.

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Letzte Änderung: 09.05.2016 - 19:17