COALITION-2: Context and Scale Oriented Thunderstorm Satellite Predictors Development Version 2
Während der warmen Jahreszeit entstehen im Alpenraum regelmäßig starke Gewitter. Diese werden oft von Hagel, starken Regenfällen und stürmischen Windböen begleitet. Darüber hinaus können Blitze und Sturzfluten schwere Schäden an Grundstücken und der Infrastruktur verursachen und zu lebensbedrohlichen Situationen führen. Numerische Wettervorhersagemodelle liefern gute Vorhersagen auf regionaler bis globaler Ebene, jedoch haben sie Schwierigkeiten, den genauen Zeitpunkt und Ort von Gewitter vorherzusagen. Deshalb werden Nowcasting-Methoden benutzt, die aktuelle Beobachtungen verwenden, um den aktuellen Zustand intelligent in die nahe Zukunft zu extrapolieren. Im Gegensatz zur ersten Version von COALITION basiert die zweite Version ausschließlich auf Satellitenbeobachtungen. Daher ist es möglich, frühe Anzeichen von Gewittern vor dem Einsetzen von Regen zu erkennen. Als unabhängige Methode dient COALITION-2 als Backup für Radarbeobachtungen, kann aber auch auf Regionen außerhalb des Radarbereichs angewendet werden.
Ziele und Eingangsdatensätze
Das Ziel von COALITION-2 ist es, die Position und die Intensivierung konvektiv aktiver Regionen genau, kontinuierlich und auf robuste Weise mithilfe von Satellitendaten zu detektieren, zu verfolgen und zu prognostizieren. COALITION-2 nutzt die Infrarotkanäle des MSG/SEVIRI-Instruments, die Windgeschwindigkeit und -richtung (wie sie vom Wettermodell COSMO-CH vorhergesagt wird) und einige Produkte der Nowcasting-SAF-Software, wie z.B. die Höhe und den Druck der Wolkenobergrenze:
- MSG SEVIRI 3.9 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 6.2 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 7.3 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 8.7 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 9.7 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 10.8 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 12.0 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- MSG SEVIRI 13.4 µm Kanal (Rapid Scan Service alle 5 min)
- COSMO wind (u,v) at 800, 500, 300 hPa (COSMO-Vorhersage stündlich)
- Nowcasting SAF Höhe der Wolkenobergrenze (Rapid Scan Service alle 5 min)
- Nowcasting SAF Druck an der Wolkenobergrenze (Rapid Scan Service alle 5 min)
- Nowcasting SAF Wolkentyp [Optional] (Rapid Scan Service alle 5 min)
Methodik
Das SEVIRI-Instrument an Bord von Meteosat Second Generation vermisst Wolken (kann jedoch keinen Niederschlag beobachten). Daher registriert COALITION-2 Veränderungen der Wolkeneigenschaften, die auf eine intensive Gewitterentwicklung hinweisen. Der Algorithmus beobachtet, wie Wolken dicker werden (Zunahme der optischen Dicke der Wolke), wie Tropfen im oberen Teil der Wolke gefrieren und wie die Obergrenze der Wolken aufsteigt (als Mass für die Aufwindstärke). Tagsüber wird ein zusätzlicher Schwellwerttest zur Detektion kleine Eiskristalle durchgeführt (die ein Hinweis auf starke Konvektion sind). Für die Tests der Aufwindstärke werden zeitliche Trends der Helligkeitstemperaturen verwendet. Diese zeitlichen Differenzen werden mit einer Korrektur der Gewitterbewegung berechnet, wobei COSMO-Windfelder als Bewegungsvektoren verwendet werden. Die folgende Tabelle zeigt die Schwellenwerttests zur Detektion von Gewittern.