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Aktuelle Position:
| Abk. | INCA = Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Themenbereich | Zeitlich und räumlich hochauflösende Analyse und Vorhersage für die nächsten Stunden unter besonderer Berücksichtigung regionaler und kleinräumiger topographischer Effekte. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status | Das Analyse- und Nowcastingsystem INCA befindet sich nach etwa zweijähriger Entwicklung im operationellen Einsatz. Es liefert auf einem 1-km Raster für ganz Österreich stündlich aktualisierte Prognosen von Temperatur, Luftfeuchte, Wind, und viertelstündlich aktualisierte Prognosen von Bewölkung und Niederschlag. Prognosen numerischer Wettervorhersagemodelle (ALADIN, ECMWF) werden durch Kombination mit aktuellen Messwerten (Stationsdaten, Radar, Satellit) verbessert und mit Hilfe hochauflösender Geländeinformation verfeinert. INCA findet Anwendung z.B. in der Hochwasserwarnung und –prognose, sowie als Basis für Internetportale mit räumlich und zeitlich detaillierter meteorologischer Information. Die Entwicklung des Systems ist nicht abgeschlossen. Es werden kontinuierlich Verbesserungen und Erweiterungen durchgeführt. Das System wird in Kooperation mit den jeweiligen nationalen Wetterdiensten auch auf Gebiete außerhalb Österreichs angewandt (Bayern, Schweiz, Slowakei). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ausgangssituation | Vor der Entwicklung von INCA stand an der ZAMG ein auf Fernerkundungsdaten (Satellit, Radar) beruhendes Nowcastingsystem zur Verfügung. Außerdem gab es für ausgewählte Stationen in Österreich eine Anwendung zur Verbesserung von Punktprognosen des ALADIN-Modells mittels aktueller Messwerte. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Projektziele | Das Ziel von INCA ist die optimale algorithmische Kombination aller aktuell verfügbaren Modell- und Beobachtungsdaten in Echtzeit für eine möglichst detaillierte, qualitativ hochwertige und verlässliche Analyse und Prognose des aktuellen atmosphärischen Zustandes, insbesondere im Alpenraum. Ein wesentlicher Teil dieses Vorhabens ist bereits verwirklicht. So werden z.B. unter Einbeziehung von Radar- und Stationsdaten alle 15 Minuten aktualisierte Niederschlagsanalysen und –prognosen berechnet. Temperaturanalysen und –prognosen werden stündlich aktualisiert. Diese Daten werden unter anderem als Input für Hochwasserwarnsysteme (Donau, Kamp) verwendet. Noch zu entwickeln sind Verbesserungen im Niederschlags-Nowcasting, insbesondere die Prognose der Entwicklung konvektiver Zellen, oder auch eine verbesserte Windanalyse und –prognose. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Methodik |
First guess: Interpolation der Prognose des Wettervorhersagemodells ALADIN (horizontale Auflösung 9.6 km) auf das INCA-Rechengitter (horizontale Auflösung 1 km). Ein speziell für diesen Zweck entwickelter vertikaler Extrapolationsalgorithmus ordnet auch jenen Alpentälern, die in ALADIN nicht ausreichend aufgelöst werden, realistische Werte zu. Observation correction: An den Messstationen werden die Differenzen zwischen dem "first guess" und der aktuellen Beobachtung gebildet und diese dreidimensional interpoliert. Bei der Gewichtung der Stationen in der Interpolation spielen sowohl deren räumliche Entfernung als auch die Stabilität der Atmosphäre eine Rolle. Das entstandene Differenzfeld wird als Korrektur zum "first guess" addiert. Das Ergebnis ist die INCA-Analyse. Im Falle des Windfeldes wird zusätzlich ein Algorithmus angewandt, der das Windfeld an die hochauflösende Topographie in INCA anpasst. Nowcast: Das in der Analyse berechnete Differenzfeld wird mit zeitlich abnehmendem Gewicht auch für die Korrektur der ALADIN-Prognose der nächsten Stunden verwendet. Bei der Temperaturprognose wird außerdem die Wirkung von Fehlern in der ALADIN Bewölkungsprognose (z.B. nicht erkannter Hochnebel) berücksichtigt und kompensiert. Bei jenen meteorologischen Feldern, die in INCA zweidimensional analysiert und prognostiziert werden (Bewölkung und Niederschlag), gliedert sich der Berechnungsablauf in folgende Schritte. Analysis: Stationsdaten werden mit Fernerkundungsdaten (Satellitendaten für Bewölkung, Radar für Niederschlag) algorithmisch kombiniert. Bei dieser Kombination wird die größere quantitative Genauigkeit der Stationsdaten und die bessere räumliche Auflösung der Fernerkundungsdaten genutzt. Die resultierende Analyse gibt an den Stationspunkten die dort gemessenen Werte wieder, und weist zwischen den Stationen die in den Fernerkundungsdaten enthaltenen Strukturen auf. Nowcast: Aus aufeinanderfolgenden Analysen werden mittels Korrelationsverfahren Verlagerungsvektoren ermittelt. Mit Hilfe dieser Vektoren wird die Lage der Bewölkung bzw. des Niederschlags in den nächsten Stunden abgeschätzt.
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| Ergebnisse | Die Verifikation der INCA-Prognosen zeigt, dass das System für die jeweils nächsten 2-6 Stunden (je nach Wettersituation) deutlich verbesserte Vorhersagewerte liefert. Die Tabelle zeigt, welche meteorologischen Felder derzeit operationell in Form von Analysen und Prognosen zur Verfügung stehen. Die letzte Spalte gibt an, wie rasch nach dem Analysezeitpunkt die Daten tatsächlich verfügbar sind.
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| Projektteam |
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| Projektpartner | Modelle: T. Haiden, A. Kann, K. Stadlbacher, F. Wimmer, C. Wittmann, G. Pistotnik Remote Sensing: A. Jann, M. Auer, A. Wirth Remote Sensing |
