Warum rechnen wir Ensembles?
Kleine Ungenauigkeiten im Erfassen des aktuellen Zustandes der Atmosphäre können grosse Auswirkungen auf den Verlauf von Wettervorhersagen haben. Auch die für den Antrieb von COSMO-1E und COSMO-2E verwendeten Randfelder des globalen Modells, dem IFS ENS des EZMW, sind fehlerbehaftet und führen zu Unsicherheiten in der regionalen Vorhersage. Schliesslich ist auch das Modell selber aus verschiedensten Gründen nicht perfekt, was ebenfalls in Vorhersageunsicherheiten resultiert.
Das Ziel von Ensemble- oder Wahrscheinlichkeitsvorhersagen ist es, alle diese Unsicherheiten möglichst gut zu berücksichtigen und abzubilden. Dazu werden viele Vorhersagen mit leicht unterschiedlichen Anfangs- und Randbedingungen, sowie unterschiedlichen stochastischen Modellstörungen gerechnet. Aus dieser Schar von gleich wahrscheinlichen Vorhersagen, die man auch Ensemble-Member nennt, kann dann eine Eintretenswahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Ereignis berechnet werden. Die Streuung des Ensembles liefert zudem ein Mass für die Vorhersagbarkeit der Wetterlage, womit sich die Vertrauenswürdigkeit der Prognose abschätzen lässt.
Spezifikationen
Das hoch aufgelöste Ensemble Vorhersagesystem COSMO-1E mit 11 Ensemble-Membern wird achtmal täglich mit einer horizontalen Maschenweite von 1.1 km gerechnet. Alle 3 Stunden (00, 03, … 21 UTC) wird die Entwicklung des Wetters für eine Vorhersagezeit bis 33 Stunden neu berechnet. Der Modell-Lauf, der um 03 UTC startet, hat eine verlängerte Vorhersagezeit (bis 45 Stunden), so dass die Vorhersage den gesamten Folgetag abdeckt. Das Modellgebiet von COSMO-1E erstreckt sich horizontal über 1075 x 691 Gitterpunkte. Es deckt den gesamten Alpenbogen ab, mit der Schweiz im Zentrum des Modellgebiets. Vertikal verfügt COSMO-1E über 80 Schichten, die bis in eine Höhe von 22 km reichen. Die Modelltopographie erreicht an ihrem höchsten Punkt 4268 m ü. M. Für jeden der insgesamt 73‘569‘600 Gitterpunkte wird das Wetter in Schritten von 10 Sekunden vorausberechnet.
COSMO-2E, das Ensemble Vorhersagesystem mit der längeren Vorhersagezeit von 5 Tagen, besteht aus 21 Ensemble-Membern und wird viermal täglich (00, 06, 12 und 18 UTC) mit einer horizontalen Maschenweite von 2.2 km gerechnet.
Das Modellgebiet mit 538 x 346 Gitterpunkten deckt ebenfalls den gesamten Alpenbogen ab. Vertikal rechnet COSMO-2E mit 60 Schichten bis in 22 km Höhe. Die Vorhersage für die 13‘618‘800 Gitterpunkte wird mit einem Zeitschritt von 20 Sekunden berechnet.
Vorhersageprodukte können für beide Modelle innerhalb dieser Eckpunkte bezogen werden:
- NW-Ecke 49.52° N, 0.16° E;
- NO-Ecke 49.73° N, 16.75° E;
- SW-Ecke 42.67° N, 1.33° E;
- SO-Ecke 42.85° N, 15.94° E.
Das entspricht 1075 x 691 Gitterpunkte für COSMO-1E und 538 x 346 Gitterpunkte für COSMO-2E und enthält die gesamte Domain abzüglich eines kleinen Randes, der aufgrund von Randeffekten nicht nutzbar ist.