Atmosphäre und Gebirge – - DMG

promet, Jahrg. 32, Nr. 1/2, 2006 D. Majewski, B. Ritter: Gebirgseinflüsse in Wettervorhersagemodellen
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Flächenmittelwert über ein Gitterelement des NWV-
Modells definiert ist, während die Beobachtung eine
lokale Messung darstellt, deren räumliche Repräsentativität
im Gebirgsbereich sehr gering ist. Deshalb können
sich die Rauigkeitslänge im Modell, die für das
Gitterelement repräsentativ sein soll, und der lokale
Wert am Ort der Beobachtung durchaus um eine Größenordnung
(z. B. von 5 m auf 0,5 m) unterscheiden, so
dass große Differenzen in der bodennahen Windgeschwindigkeit
zwischen Modellvorhersage und Beobachtung
zu erwarten sind.
5 Subskalige Orographie-Parameterisierung im
GME
Der von Gebirgen auf die Strömung ausgeübte Druckund
Wellenwiderstand (LOTT 1995) kann von der skalig
in operationellen globalen NWV-Modellen aufgelösten
Orographie nicht vollständig erfasst werden.
Abb. 10-4 illustriert die Feinstruktur der orographischen
Höhe in der Nachbarschaft des Mont Blanc auf
der Basis des für die Bestimmung der mittleren Modellorographie
benutzten Rohdatensatzes. Die Darstellung
ist auf den GME-Gitterpunkt, der den Mont
Blanc enthält, und seine Nachbargitterpunkte beschränkt.
Innerhalb dieses Kollektivs von Gitterpunkten
treten auf der 1 km-Skala des Rohdatensatzes Höhenwerte
von 428 bis 4570 m auf; die Standardabweichung
der Höhen liegt bei 743 m.
Durch die Projektion (Mittelung) der Rohdaten auf
die horizontale Skala des GME (Flächenelemente von
etwa 1384 km 2 , Abb. 10-5) geht die Feinstruktur vollkommen
verloren, so dass das GME im Wesentlichen
nur noch den in dieser Region vorhandenen Anstieg
der mittleren Höhen von Nordwest nach Südost explizit
erfasst. Das LM mit Gitterflächenelementen von
nur 49 km 2 (Abb. 10-6) beschreibt dagegen näherungsweise
die wesentlichen Höhenkämme und Täler in diesem
Gebiet.
Folglich kann das GME nur einen Teil des durch Gebirge
ausgeübten Strömungswiderstandes explizit erfassen.
Die Wirkung der nicht explizit beschriebenen
subskaligen (mesoskaligen) orographischen Hindernisse,
die noch nicht in der Rauigkeitslänge berücksichtigt
wurden, muss durch eine geeignete Parameterisierung
beschrieben werden. Im GME wird zu diesem
Zweck das Verfahren von LOTT und MILLER
(1997) verwendet. Dieses berücksichtigt zwei Mechanismen
der Wirkung der subskaligen orographischen
Hindernisse. Zum einen ist dies die blockierende Wirkung
auf die Strömung in bodennahen Modellschichten
(Gl. 3), die von den subskaligen Hindernissen ganz
oder teilweise durchdrungen werden. Zum anderen erfasst
das Schema die bei geeigneter Anströmung und
vertikaler Schichtung der Atmosphäre stattfindende
Anregung von Schwerewellen und deren Dissipation
in höheren atmosphärischen Schichten (Gl. 4):
Höhe in m
geogr. Breite
geogr. Länge
Abb. 10-4: Rohdaten der Orographie (Einheit: m) mit einer Auflösung
von 1 km 2 in der Nachbarschaft des Mont
Blanc (schwarzes Dreieck).
Höhe in m
geogr. Breite
geogr. Länge
Abb. 10-5: Wie Abb. 10-4, aber Mittelwerte für GME-Gitterelemente
der Grundfläche von 1384 km 2 .
Höhe in m
geogr. Breite
geogr. Länge
Abb. 10-6: Wie Abb. 10-5, aber Mittelwerte für LM-Gitterelemente
der Grundfläche von 49 km 2 .