Atmosphäre und Gebirge – - DMG

promet, Jahrg. 32, Nr. 1/2, 2006 D. Majewski, B. Ritter: Gebirgseinflüsse in Wettervorhersagemodellen
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Höhe über Grund in m
Horizontale Entfernung x in km
Abb. 10-10: Idealisierte Simulation einer Leewelle im LM bei
Anströmung eines 100 m hohen Berges der Halbwertsbreite
15 km bei x = 100 km.Vertikalbewegung
(Farbflächen, Einheit: m/s) und Windpfeile.
Abb. 10-11: Mechanismen des orographisch bedingten Niederschlags
nach SMITH (1979).
6 Niederschlagsverteilung im Gebirgsbereich
Die hochauflösenden operationellen NWV-Modelle
der Wetterdienste haben den Anspruch, für die Hydrologie
detaillierte Niederschlagsvorhersagen bereitzustellen,
die als Eingabefelder für hydrologische Modelle
dienen können. Da im Gebirgsbereich die Flusseinzugsgebiete
häufig eng begrenzt sind und heftiger
Niederschlag rasch zu einem starken Anstieg der
Flusspegel in engen Tälern führen kann, stellt die Modifikation
der Niederschlagsfelder durch die Orographie
eine besondere Herausforderung an die Modellierung
dar. SMITH (1979) unterscheidet drei wesentliche
Einflüsse der Orographie auf Bewölkung und
Niederschlag (Abb. 10-11): Verstärkung des Niederschlags
auf der Luvseite und am Gipfel durch großskaliges
Aufgleiten und das „Impfen“ von niedrigen Wolken
über dem Berg durch Niederschlagspartikel, die
aus höheren Wolken fallen („Seeder-Feeder“-Mechanismus),
sowie die Auslösung von hochreichender Konvektion
durch orographisch induzierte Windsysteme.
Ein Vergleich (Abb. 10-12a) der gemessenen mit den
modellierten Niederschlägen im Bereich Schwarzwald
und Schwäbische Alb für ein winterliches Starknieder-
Vertikalbewegung in m/s
24-stündiger Niederschlag in l/m 2
Abb. 10-12: a) Beobachteter Niederschlag (Einheit: l/m 2 in
24 Stunden) in Baden-Württemberg für den Zeitbereich
20. bis 21.02.2002 06 UTC. b) Vorhergesagter
Niederschlag mit dem LM, Maschenweite 28 km,
Starttermin der Vorhersage: 20.02.2002 00 UTC.
c) wie Abb. 10-12 b), aber Maschenweite 7 km.
d) wie Abb. 10-12 c), aber mit prognostischer Behandlung
der Hydrometeore, die u. a. die horizontale
Verdriftung von Regen und Schnee berücksichtigt.
schlagsereignis mit westlicher Anströmung zeigt ein
sehr ernüchterndes Ergebnis. Mit einer Reduktion der
Maschenweite im LM von 28 auf 7 km (Abb. 10-12 b
und c) wird nicht die erwartete Verbesserung der vorhergesagten
Niederschlagsverteilung erzielt, sondern
im Gegenteil, eine deutliche Verschlechterung. Drei
charakteristische Fehler in der räumlichen Verteilung
im hochauflösenden LM sind offensichtlich: Die
Niederschlagsmaxima sind deutlich zu hoch und
stromauf verschoben, und im Lee der Berge bildet sich
eine unrealistische Trockenzone, in der kaum Niederschlag
fällt. Die Defizite in der modellierten Niederschlagsverteilung
sind aber nicht hauptsächlich auf
Probleme des LM bei der Simulation der orographisch
bedingten Modifikation der Strömung zurückzuführen,
sondern auf die für diese Auflösung fehlerhafte
Modellannahme, dass der Niederschlag in der vertikalen
Säule ausfällt, in der er erzeugt wurde. Vor allem
Schnee kann wegen der geringen Fallgeschwindigkeit
(1 bis 2 m/s) um bis zu 40 km horizontal verdriftet werden,
bis er den Boden erreicht. Deshalb wurde das LM
um eine prognostische Behandlung der Hydrometeore