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Climate and environmental Monitoring with GPS Atmospheric Profiling.

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Regionale Wettervorhersage mit Daten aus dem All

Große internationale Zentren haben bei der Erfüllung ihrer Funktionen und Aufgaben im Zusammenhang mit der Erhöhung der Trefferquote bei der Wettervorhersage stetige Fortschritte erzielt. Ein noch recht neues Betätigungsfeld ist die Erstellung von Atmosphärenprofilen auf der Grundlage von Daten, die von Satelliten des globalen Navigationssystems GPS (Global Positioning System) geliefert werden. Es wurde ein Prototypensystem entwickelt, das in der Lage ist, alle für eine zuverlässige regionale Wettervorhersage notwendigen Verarbeitungsschritte zwischen der Gewinnung von Rohdaten und der Ableitung von Atmosphärenprofilen aus physikalischen Parametern problemlos durchzuführen.

Klimawandel und Umwelt

Wettersatelliten, die mit geeigneten Apparaturen ausgerüstet sind, werden schon seit längerer Zeit zur Beobachtung der Wetterphänomene auf unserem Planeten und zur Überwachung des Weltklimas eingesetzt. Mit dem Voranschreiten von Wissenschaft und Technologie sind neue Modelle zur Wettervorhersage und ihre Ergebnisse zu unverzichtbaren Hilfsmitteln für die kurz-, mittel- und langfristige Wetter- und Klimavorhersage von heute geworden. Während für globale Modelle beträchtliche Computerleistung - insbesondere für die Datenassimilations- und Vorverarbeitungsfunktionen - benötigt wird, können regionale Modelle und Modelle für begrenzte Bereiche unter Verwendung von Randbedingungen aus globalen Modellen jetzt auch auf Workstations und PC-Plattformen zur regulären Wettervorhersage und Wetterforschung verwendet werden. Dazu wurde ein neues Prototypensystem entwickelt, das alle dafür notwendigen Schritte ausführen kann - von der Aufbereitung von Satelliten-Rohdaten bis hin zur Erstellung der atmosphärischen Profile von Luftdruck, Temperatur und Feuchte. Diese Atmosphärenprofile lassen sich ohne großen Aufwand in numerische Mehrebenenmodelle integrieren, die derzeit zur regionalen Wettervorhersage und zur Wettervorhersage für begrenzte Gebiete verwendet werden. Dies erweitert die Möglichkeiten der bestehenden Meteorologie-Infrastrukturen im Hinblick auf die betrieblichen Kapazitäten unter Verwendung von Modellen mit Randbedingungen und einer kostengünstigen Plattform zur Unterstützung der Ausgabe von Vorhersagen, die auf die Bedürfnisse der Benutzer zugeschnitten sind und eine detailliertere und präzisere Vorhersage von schwerwiegenden Wettererscheinungen wie z.B. Gewittern, Tornados oder tropischen Wirbelstürmen ermöglichen. Das System führt innerhalb einer Datenverarbeitungskette halbautomatische End-to-End-Messungen der Radio-Okkultation durch und leitet daraus Informationen über die Dichte-, Temperatur- und Feuchteprofile ab, die anschließend mit Hilfe eigens dafür entwickelter Tools in die regionalen numerischen Modelle zur Wettervorhersage assimiliert werden. Man erwartet, dass eine ausreichende Anzahl solcher Okkultationsmessungen aufgrund ihrer globalen Verteilung die atmosphärische Vorhersagbarkeit und folglich die numerischen Modelle zur Wettervorhersage wie auch die Klimaüberwachung verbessern wird. Die entwickelte Software wurde anhand der Daten von verschiedenen Satelliten validiert. Überdies wurden die Auswirkungen der GPS-Profile auf die Wettervorhersage eingehend untersucht. Die in jüngster Zeit beobachteten Unwetter in verschiedenen Teilen der Welt - entweder in Verbindung mit starken El Niño-Oszillationen in der südlichen Hemisphäre oder mit anderen globalen Trends – haben das Bewusstsein dafür geweckt, dass leistungsfähigere meteorologische Dienste benötigt werden, die besser zur Vorhersage von Unwettern und zur Überwachung der klimatischen Entwicklungen geeignet sind. Von diesem neu entwickelten System erwartet man wesentliche Beiträge zur Klimatologie und Meteorologie in der künftigen Wettervorhersage. Durch Früherkennung bieten die neuen Vorhersagemodelle die Möglichkeit zur Verbesserung der Maßnahmenpläne, mit denen die Bevölkerung Unwettern aller Art begegnen kann. Besondere Bedeutung könnten sie bei der nachhaltigen sozio-ökonomischen Entwicklung in tropischen Regionen erlangen.

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