Quantification of topographic effects on predicted precipitation in the Erzgebirge

Autor: Zimmer, Janek, Raabe, Armin, Tetzlaff, Gerd
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Wissenschaftliche Mitteilungen des Leipziger Instituts für Meteorologie ; 37 = Meteorologische Arbeiten aus Leipzig … und Jahresbericht … des Instituts für Meteorologie der Universität Leipzig ; 11 (2006). 11:125-136
Druh dokumentu: Článek
Popis: Orographically enhanced precipitation played a major role in the flooding event in August 2002 in the Eastern Erzgebirge mountains. Both global and mesoscale models underestimated local intensities even with the correct position of the associated large-scale front. The limited area model LM of the DWD has been used in a sensitivity study of orographic precipitation involving an idealized bell-shaped orography. The dependence of precipitation on different determining parameters is investigated, with special emphasis on layer stability and wind structure. With the operational horizontal grid spacing of about 7 km, the LM simulations reproduce common distributions of vertical velocity and precipitation for uniformly stratified flows of varying stability. Highest rates are computed for stratiform cases with decreasing stability at higher levels and for convective environments. Both situations differ from the wave-like appearance of the uniformly stratified flows. Several vertical profiles of horizontal wind velocity structure are found to significantly influence magnitude and vertical decay of upward motion. Simplified profiles of the Eastern Erzgebirge mountain range and atmospheric conditions comparable to that of the flooding event are introduced to estimate the orographically-induced precipitation in a homogeneous flow. These numerical simulations are compared with values computed by the diagnostic maximum precipitation model MAXRR. Due to the relatively coarse grid in LM, small-scale differences through enhanced orographic lift cannot be resolved. Nevertheless, the amounts observed in this flooding case are reproduced with the high-resolution diagnostic model.
Orografisch verstärkter Niederschlag im Bereich des Osterzgebirges spielte eine große Rolle bei der Entstehung des Elbehochwassers im August 2002. Sowohl globale als auch mesoskalige Vorhersagemodelle unterschätzten die lokalen Niederschlagsintensitäten trotz richtiger Positionierung des synoptisch-skaligen Frontenzuges. Zur Untersuchung der Gründe wurde das Lokalmodell des DWD für eine Sensitivitätsstudie bezüglich orografisch beeinflussten Niederschlags im Bereich eines idealisierten Glockenberges verwendet. Die Abhängigkeit des Niederschlags von verschiedenen Kontrollparametern wurde untersucht, mit besonderer Beachtung von Schichtungsstabilität und Horizontalwindstruktur. Bei Verwendung der operationellen Gitterweite von 7 km reproduzieren die Simulationen mit dem LM die bekannten Verteilungen von Vertikalwind und Niederschlag für unterschiedliche Schichtungen mit höhenkonstanten Temperaturgradienten. Die höchsten Niederschlagsraten ergeben sich jedoch für stratiforme Aufgleitprozesse im Fall von abnehmender Stabilität in mittleren und hohen Bereichen der Troposphäre sowie für konvektive Umgebungen, in beiden Fällen mit signifikanter Änderung des Vertikalwindfeldes verglichen mit der zuvor erwähnten Strömung. Der Einfluss des Vertikalprofils des horizontalen Windes auf Stärke und vertikale Abschwächung der Aufwärtsbewegung muss beachtet werden. Schließlich wurden die Sensitivitätsstudien ausgedehnt auf ein vereinfachtes Höhenprofil des Osterzgebirges. Als Ausgangssituation wurden dabei die atmosphärischen Bedingungen verwendet, die mit denen des Hochwasserereignisses vergleichbar sind. Diese numerischen Simulationen wurden mit Werten des einfachen diagnostischen Maximalniederschlagsmodells MAXRR verglichen. Entsprechend der relativ groben Gitterweite des LM können kleinräumige Unterschiede durch verstärkte orografische Hebung nicht wider gegeben werden, wogegen die beobachteten Niederschlagsmengen des Hochwasserereignisses mithilfe des hoch aufgelösten diagnostischen Modells erreicht werden.
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