Cb-LIKE

Gewitterzellen mit ihren negativen Begleiterscheinungen wie
Starkregen, Hagel oder Fallwinden verursachen Verspätungen sowie
Flugausfälle und sind damit für höhere Kosten der Airlines und
Flughafenbetreiber verantwortlich. Eine verlässliche Vorhersage von
Gewittern bis zu mehreren Stunden könnte dagegen den
Entscheidungsträgern am Flughafen einen größeren zeitlichen
Spielraum geben, um auf mögliche Gewitterzellen angemessen zu
reagieren und adäquate Maßnahmen zu ergreifen. Zur Bereitstellung
zuverlässiger Gewittervorhersagen bis zu sechs Stunden wurde
Cb-LIKE am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
entwickelt. Der neue Gewittervorhersagealgorithmus wird in der
vorliegenden Dissertation detailliert vorgestellt. Cb-LIKE ist ein
automatisiertes System, das unter Verwendung von Modelldaten des
COSMO-DE Wettermodells des Deutschen Wetterdienstes (DWD) Gebiete
ausweist, die eher für oder gegen eine Entwicklung von Gewittern
sprechen. Vier atmosphärische Parameter (CAPE, Vertikalwind,
Radarreflektivität und Temperatur an der Wolkenobergrenze) fließen
in das System ein. Eine neu entwickelte „Best-Member-Selection“
sorgt dabei durch einen Abgleich zur aktuellen Gewittersituation
für die automatische Auswahl des realistischsten Modelllaufes aus
einem Ensemble. Dadurch wird die beste Datengrundlage für die
Berechnung der Gewittervorhersagen gewährleistet. Für die Auswahl
des besten Members stehen vier verschiedene Modi zur Verfügung. Ein
neu entwickeltes Fuzzy-Logik System ermöglicht anschließend die
Kombination der Modelldaten und die Berechnung eines
Gewitterindikators von 11,6¯6 bis 88,3¯3 für jeden Gitterpunkt des
Modells für die nächsten sechs Stunden in stündlichen Intervallen.
Je höher der Wert des Indikators, desto mehr sprechen die
Modellparameter für die Entstehung von Gewittern. Zusätzlich wird
die Vorhersagequalität des neuen Algorithmus anhand einer
umfassenden Verifikation unter Verwendung einer
„neighbourhood-verification“ Technik und von „multi-event
contingency tables“ untersucht. Für die Sommerperiode 2012 weist
Cb-LIKE im Vergleich zur COSMO-DE Radarreflektivität bessere Werte
in den Verifikationsgrößen auf. So ist das „Fehlalarmverhältnis“
für den neuen Algorithmus niedriger (0,48 zu 0,56), die
„Wahrscheinlichkeit der Detektion“ (0,52 zu 0,45) und der „Critical
Success Index“ (0,50 zu 0,48) fallen dagegen höher aus. Die
Resultate zeigen, dass der Cb- LIKE Algorithmus eine sinnvolle neue
Methodik für Gewittervorhersagen von hoher Qualität auf der
Datenbasis des COSMO-DE Modells darstellt. Die Ergebnisse aus der
Verifikation ermöglichen außerdem die Übersetzung des Cb-LIKE
Indikatorfeldes in die gewünschten probabilistischen
Gewittervorhersagen. Zusätzlich wird die erfolgreiche
Implementierung der Cb-LIKE Gewittervorhersagen in das WxFUSION
System, eine graphische Benutzeroberfläche, vorgestellt.