Objective weather types of Deutscher Wetterdienst derived from different Reanalysis and Global Climate Model simulations for the control run (1951-2000) and the projection period (2000-2100). On the one hand, the dataset is useful for evaluation of representative circulation statistics in Central Europe, on the other hand, for the analysis of future weather types due to climate change. Added temperature and precipitation data allow to study the weather type effectiveness for these important climate parameters.
Das Projekt "Homogene atmosphärische Beobachtungen und Haushalte der letzten 75 Jahre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Das beantragte Projekt soll erstens zu verbesserter Qualität globaler Reanalysen durch Lieferung von Korrekturen von Wetterballonbeobachtungen zurück bis 1930 beitragen. Zweitens soll es bei der Berechnung von globalen Energie- und Wasserhaushaltsgrößen Nutzen aus der höheren Qualität der Reanalysen ziehen. Beide Vorhaben sind zentrale Ziele der Phase II des vom World Climate Research Programme (WCRP) initiierten Global Energy and Water cycle Experiments (GEWEX). Die Ergebnisse sollen auch zu den Zielen des Global Monitoring for Environment and Security (GMES) Programms beitragen, einer größeren Initiative zur Bildung europäischer Kompetenz im Bereich der Erdbeobachtung. Die homogenisierten Radiosondentemperaturdatensätze, die in zwei vorangegangenen FWF-Projekten entwickelt wurden, werden von allen größeren laufenden Reanalysen zur Korrektur systematischer Radiosondentemperaturbeobachtungsfehler verwendet, insbesondere von ERA-Interim, der Modern Era Retrospective Re-Analysis (MERRA) der NASA und der neuen japanischen Reanalyse (JRA-55). Die Temperaturdatensätze müssen allerdings weiter in die Vergangenheit bis vor 1958 und auf Wind und Feuchte ausgedehnt werden, damit sie ihre führende Position behalten können. Innerhalb eines noch laufenden FWF-Projektes wurden die technischen Grundlagen für die Homogenisierung dieser Daten gelegt, aber es konnte nur die Machbarkeit der Ausdehnung nachgewiesen werden. Für die in naher Zukunft geplanten Reanalysevorhaben, insbesondere im Rahmen des EU-7FP Projekts ERA-CLIM, wird eine ausgereifte Implementierung benötigt, die für die meisten der frühen Radiosondendatensätze funktioniert. Diese Implementierung ist eine Hauptaufgabe im beantragten Projekt. Die verbesserten Beobachtungen sollten zu verbesserten Reanalysen beitragen, die wiederum zuverlässigere atmosphärische Energie- und Wasserhaushalte liefern sollten. Es ist wichtig, dass man mehrjährige Schwankungen nicht nur der wichtigsten Klimavariablen wie Temperatur untersucht, sondern auch die von Energie- und Feuchteflüssen. Kürzlich wurden im Rahmen eines laufenden FWF-Projekts charakteristische Energieflussmuster während starker Auslenkungen des Southern Oscillation Index in der Satelliten-Era (1979-) festgestellt. Homogenere Eingangsdaten und verbesserte Datenassimilationsmethoden sollten zuverlässigere diagnostische Aussagen zurück bis zu den frühen 1940er Jahren ermöglichen, als ein starkes El Nino Ereignis sehr wahrscheinlich mit den extremen nordosteuropäischen Wintern während des zweiten Weltkrieges in Zusammenhang stand. Die Unsicherheiten in den diagnostizierten Flüssen und in deren Variabilität müssen sorgfältig abgeschätzt und reduziert werden, um für die Validierung von Klimamodellen geeignet zu sein.
Das Projekt "Homogenisierung des globalen Radiosondendatensatzes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Reanalyseprojekte und Klimadatenassimilationssysteme sollten globale, zeitlich homogene, gegitterte dreidimensionale Datensätze von Temperatur, Feuchte und Wind erzeugen, die sich für Untersuchungen von Klimatrends und Klimavariabilität eignen. Solche Datensätze nennt man Reanalysen. Frühere Reanalysen haben diesen Anforderungen nur teilweise entsprochen, weil sich die atmosphärischen Beobachtungssysteme in den letzten 50 Jahren häufig geändert haben. Das globale Radiosondennetz ist praktisch das einzige Beobachtungssystem für höhere Atmosphärenschichten bis 1973 und beeinflusst auch in der Satelliten-Aera die Qualität der Reanalysen. Zeitserien und daraus abgeleitete Trends praktisch aller Radiosondenstationen sind durch Sprünge beeinträchtigt, die durch die Einführung verbesserte Instrumentierung verursacht sind. Die Korrektur dieser Brüche nennt man Homogenisierung.In diesem Projekt wird versucht, sie durch Vergleich mit Zeitserien aus 6-stündigen Vorhersagen, die im Rahmen des ERA-40 Projektes des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF) erstellt wurden, zu korrigieren. Diese Zeitserien sind zwar nicht perfekt, können aber als Referenz zur Korrektur der meisten Radiosondenzeitreihen verwendet werden. Während eines einjährigen Aufenthalts des Projektleiters am ECMWF wurde eine automatische Korrekturmethode entwickelt, die auf dem Vergleich dieser Zeitserien der Differenz zwischen ERA-40 Vorhersagen und Radiosondenbeobachungen (bg-obs) basiert. Die Methode liefert zwar vielversprechende Ergebnisse, muss aber verbessert werden, bevor die korrigierten Daten ausreichend abgesichert sind. In diesem Projekt sollen (i) die verwendeten statistischen Werkzeuge erweitert und verbessert werden, (ii) die statistisch bestimmten Korrekturen mit unabhängig bestimmten Korrekturen an speziellen Stationen verglichen werden. Es sollen nicht nur ERA-40 bg-obs Differenzen verwendet werden, sondern auch bg-obs Differenzen aus anderen Reanalysen. Ziel ist es, auf diese Weise einen 60-jährigen globalen homogenisierten Radiosondentemperaturdatensatz zu erstellen, der sich als Eingangsdatensatz für künftige Reanalysen eignet. Dieses Ziel wird in Kooperation mit dem ECMWF und dem englischen Wetterdienst verfolgt, und soll innerhalb von drei Jahren erreicht werden.
Das Projekt "Globale Radiosondendaten für die Klimaforschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Lange homogene beobachtete Zeitserien von Klimavariablen werden nicht nur an der Erdoberfläche sondern auch in der freien Atmosphäre benötigt, denn Klimaanomalien und Klimaänderungen haben eine dreidimensionale räumliche Struktur. In-situ Beobachtungen der freien Atmosphäre, vor allem Radiosonden- und Ballondaten, sind in der Nordhemisphäre etwa seit den 1930er Jahren verfügbar, und globale Bedeckung ist seit dem internationalen geophysikalischen Jahr (IGY) 1958 gegeben. Um das volle Potential der Daten auszuschöpfen müssen (i) künstliche systematische Fehler und Sprünge aus den Stationszeitreihen entfernt werden und die Daten müssen (ii) mit einem geeigneten dynamischen Datenassimilations-system im Rahmen sogenannter Reanalysen assimiliert werden. Die Entfernung künstlicher Sprünge aus den Beobachtungsreihen nennt man Homogenisierung. Das Fehlern homogener Klimareihen der freien Atmosphäre zurück bis in die 1970er oder sogar 1930er Jahre wurde vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) als großer Unsicherheitsfaktor identifiziert, der unsere Fähigkeit zur Diagnose von Klimaänderungen wesentlich einschränkt. Im Projekt P18120-N10 (Ende im Mai 2009) hat der Antragsteller weltweit führende Homogeni-sierungsmethoden für Radiosondentemperaturen und -winde entwickelt. Die berechneten Korrekturen werden in laufenden Reanalyseprojekten über die Satellitenperiode (1979-) am europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) und an der National Aeronautics and Space Administration (NASA) benutzt. Ein neues Projekt mit folgenden Zielen wird nun beantragt: (i) Entwicklung eines vereinheitlichten Homogenisierungssystems, das Temperatur, Feuchte und Winddaten gemeinsam homogenisiert. Es soll homogene Datensätze dieser Parameter zurück bis 1958 liefern. (ii) die Schätzung systematischer Fehler in Radiosondenmessungen während des Datenassimilationsprozesses ('online bias estimation'). (iii) Untersuchung und wenn möglich Homogenisierung des Radiosondendatensatzes von 1938-1958. Ziel (i) geht auf die Tatsache ein, dass seit 1958 zwar ein globaler Radiosondenfeuchte- und Winddatensatz zur Verfügung steht, aber keine Korrekturen, die umfassend genug sind, um für eine Klimadatenassimulation hilfreich zu sein. Homogenisierte Temperaturreihen der Universität Wien und von anderen Quellen existieren, aber enthalten immer noch bedeutende Inkonsistenzen, die entfernt werden müssen, wie neuere Forschungsergebnisse gezeigt haben. Die gemeinsame Betrachtung aller Parameter ist ein neuer Ansatz, der zu verbesserter Brucherkennung führen sollte, weil Brüche in verschiedenen Parametern oft synchron auftreten aber nicht in allen Zeitserien erkennbar sind. Die Homogenisierung der Zeitreihenin späteren Perioden sollte auch durch überarbeitete Brucherkennungsverfahren und neu rekalibrierte Satellitenradianzen deutlich verbessert werden können. usw.