ICON-CH1-EPS und ICON-CH2-EPS: Wahrscheinlichkeitsvorhersagen für den Alpenraum
Die auf dem ICON-Modell basierenden Vorhersagesysteme ICON-CH1-EPS und ICON-CH2-EPS berechnen die zukünftige Entwicklung des Zustands der Atmosphäre für den gesamten Alpenbogen, mit der Schweiz im Zentrum des Modellgebiets.
Im Vergleich zum grobmaschigen globalen Modell IFS ENS des EZMW mit einer Maschenweite von ca. 9 km haben ICON-CH1-EPS und ICON-CH2-EPS mit Maschenweiten von 1.0 km und 2.1 km eine hohe räumliche Auflösung. Diese hohe räumliche Auflösung ermöglicht bessere Wahrscheinlichkeitsvorhersagen für die Schweiz mit ihrer komplexen Topographie, insbesondere für extreme Ereignisse wie Stürme oder Starkniederschläge.
Die Randbedingungen, also die wetterrelevanten Informationen ausserhalb des Modellgebiets, erhalten die beiden Ensemblesysteme vom globalen Ensemblesystem IFS ENS. Die Anfangszustände der Vorhersage, die sogenannten Analysen, werden unter Einbezug von Messdaten mit Hilfe eines Ensemble-Datenassimilationssystems erstellt. Somit profitieren die Modellvorhersagen von unterschiedlichen Beobachtungssystemen wie Regenradar, Bodenmessstationen und Wetterballonen.
Wie die Abkürzung EPS (Ensemble Prediction System) im Namen der Modelle anzeigt, werden die Modelle werden als Ensembles berechnet. Das bedeutet, dass mehrere verschiedene Versionen einer Wettervorhersage erstellt werden. Jede dieser Versionen beschreibt einen möglichen zukünftigen Zustand der Atmosphäre. Dies hilft, die wahrscheinlichste Wetterentwicklung und die Wahrscheinlichkeit bestimmter Wetterereignisse besser abzuschätzen (siehe auch Beispiele für probabilistische Vorhersageprodukte).
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 ICON-CH1-EPS und ICON-CH2-EPS 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 führt.
Das Ziel von Ensemble- oder Wahrscheinlichkeitsvorhersagen ist es, diese Unsicherheiten möglichst gut zu berücksichtigen und abzubilden. Dazu werden viele Vorhersagen mit leicht unterschiedlichen Anfangs- und Randbedingungen, sowie unterschiedlichen zufälligen Variationen im Modell gerechnet. Aus dieser Schar von gleich wahrscheinlichen Vorhersagen, die man auch Ensemble Member nennt, kann 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 ICON-CH1-EPS mit 11 Ensemble-Membern wird achtmal täglich mit einer horizontalen Maschenweite von 1.0 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 ICON-CH1-EPS deckt den gesamten Alpenbogen ab, mit der Schweiz im Zentrum des Modellgebiets. Vertikal verfügt ICON-CH1-EPS über 80 Schichten, die bis in eine Höhe von 22 km reichen. Die Modelltopographie erreicht an ihrem höchsten Punkt 4'440 m ü. M. für jeden der insgesamt 22'710'080 Gitterpunkte wird das Wetter in Schritten von 10 Sekunden vorausberechnet.
ICON-CH2-EPS, das Ensemble Vorhersagesystem mit der längeren Vorhersagezeit von 8 Tagen, besteht aus 21 Ensemble-Membern und wird viermal täglich (00, 06, 12 und 18 UTC) mit einer horizontalen Maschenweite von 2.1 km gerechnet. Das Modellgebiet deckt ebenfalls den gesamten Alpenbogen ab. Vertikal rechnet ICON-CH2-EPS mit 80 Schichten bis in 22 km Höhe. Die Vorhersage für die 22'710'080 Gitterpunkte wird mit einem Zeitschritt von 20 Sekunden berechnet.