F2) Welche Computermodelle für Atlantik-Hurrikane gibt es, über die Meteorologen oft sprechen?
zusammengestellt von Sim Aberson
Verschiedene Modelle für die Vorhersage von Hurrikanzugbahnen sind operationell im Einsatz für den Atlantik:
- Mit dem grundlegendsten Modell ohne weitere Fähigkeiten werden andere Modellergebnisse verglichen. CLIPER (CLImatology and PERsistence) ist ein statistisches Modell, das mit der Persistenz der aktuellen Zugbahn arbeitet und klimatologische Zugbahninformationen einbezieht (Aberson 1998). Überraschenderweise war CLIPER bis zu den 1980er Jahren kaum zu schlagen.
- Das statistisch-dynamische Modell NHC90 (McAdie 1991) verwendet Geopotenzialvorhersagen des Luftfahrtmodells AVN, um viermal am Tag die Zugbahnen tropischer Wirbelstürme vorherzusagen. Zu den beiden Hauptterminen (00 und 12 Uhr UTC) arbeitet das NHC90 allerdings mit etwa 12 Stunden alten Daten des AVN. Eine spezielle Version des NHC90, das NHC90-LATE, wird mit den neuesten Daten des Luftfahrtmodells gefüttert und liefert wenige Stunden nach dem NHC90 Ergebnisse. Beide Versionen des NHC90 laufen operationell seit 1990. Im Jahre 1998 wurde die neuere Version NHC98 eingeführt.
- Das Beta and Advection Model (BAM) folgt einer Trajektorie aus dem Luftfahrtmodell des US-Wetterdienstes, beginnend an der aktuellen Position des Sturms mit einer Korrektur für den so genannten Beta-Effekt (Marks 1992). Derzeit laufen drei Versionen dieses Modells, eine für eine flache Luftschicht (BAMS), eine für eine mittlere Luftschicht (BAMM) und eine für eine hochreichende Schicht (BAMD). BAMS verwendet die Luftschicht zwischen etwa 1,5 und 3 Kilometern (Druckflächen 850 bis 700 Hektopascal), BAMM rechnet mit der Luftschicht zwischen 1,5 und etwa 6,5 Kilometern (850 bis 400 Hektopascal) und das BAMD mit der Schicht zwischen 1,5 und 12 Kilometern (850 bis 200 Hektopascal). Das hochreichende Modell wurde im Jahre 1989 zu den synoptischen Hauptterminen (00, 06, 12 und 18 Uhr UTC) eingeführt, alle drei Versionen laufen seit 1990 vier mal am Tag.
- Ein eingebettetes barotropes Modell für die Vorhersage der Hurrikanzugbahn (VICBAR) läuft seit 1989 vier mal täglich. Die Läufe zu den synoptischen Hauptterminen werden mit aktuellen Daten des NCEP gerechnet, die anderen Modellrechnungen laufen mit 6 Stunden alten Daten (Aberson and DeMaria 1994). Ein anderes barotropes Modell, LBAR (für Limited-Area Barotropic Model) läuft ebenfalls operationell alle sechs Stunden. Es ist etwas schlechter als VICBAR, liegt aber den Meteorologen im Vorhersagedienst des NHC früher vor.
- Die NCEP Aviation und MRF Modelle (Lord 1993) werden seit der Hurrikansaison 1992 für die Vorhersage von Hurrikanzugbahnen verwendet. Sie sind globale Modelle.
- Ein dreifach genestetes und bewegliches Model aus primitiven Gleichungen wurde am Geophysical Fluid Dynamics Laboratory entworfen (Bender et al 1993), bekannt als das GFDL Modell. Es berechnet Vorhersagen seit der Hurrikansaison 1992.
- Das globale Modell des United Kingdom Meterological Office's (UKMET) wird gebraucht, um Zugbahnen von tropischen Wirbelstürmen weltweit vorherzusagen (Radford 1994). Das National Hurricane Center erhält diese Prognosen operationell seit 1996.
- Das United States Navy Operational Global Atmospheric Prediction Systems (NOGAPS) ist ebenso ein globales Modell, das fähig ist, die Zugbahnen tropischer Wirbelstürme vorherzusagen (Fiorino et al. 1993). Dieses Modell wurde ebenfalls im Jahre 1996 im National Hurricane Center eingeführt.
Im Gegensatz zu der großen Zahl an Modellen, die die Zugbahn von Hurrikanen vorhersagen können, gibt es nur wenige Modelle, die Intensitätsänderungen auf dem Atlantik vorhersagen können:
- Ähnlich wie das CLIPER-Zugbahnmodell wird das SHIFOR (Statistical Hurricane Intensity Forecast model) als ein Modell ohne große Fähigkeiten gebraucht. Es ist ein statistisches Modell, das auf die Persistenz des aktuellen Intensitätstrends setzt und zusätzlich klimatologische Intensitätsveränderungen einbaut (Jarvinen and Neumann 1979). SHIFOR ist bis in die heutige Zeit kaum übertroffen.
- Ein statistisch-synoptisches Modell, SHIPS (Statistical Hurricane Intensity Prediction Scheme), liegt beim National Hurricane Center seit Mitte der 1990er Jahre vor (DeMaria and Kaplan 1994). Es verbindet aktuelle und vorhergesagte Informationen in synoptischer Größenordnung von Wassertemperaturen, vertikale Windscherung, Luftfeuchtigkeit etc. mit einer optimalen Mischung der Trends der Hurrikanstärke.
- Das GFDL Modell, bereits oben bei den Modellen für die Zugbahnvorhersage beschrieben, bietet den Meteorologen im Vorhersagedienst des National Hurricane Centers zusätzliche Informationen über die Intensitätsänderungen.
- Ein neues Schema zur Abschätzung der Wahrscheinlichkeit von extremer Verstärkung ist entwickelt worden (Kaplan and DeMaria 1999) und wird nun operationell angewandt. Das RI-Schema verarbeitet synoptische und Persistenz-Informationen aus dem SHIPS-Modell, um die Wahrscheinlichkeit für eine extreme Verstärkung (Zunahme des maximalen Windes in 24 Stunden um 35 mph/55 km/h oder mehr) alle 6 Stunden zu berechnen.
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