Gewitterzellen mit ihren negativen Begleiterscheinungen wie Starkregen, Hagel
oder Fallwinden verursachen Verspätungen sowie Flugausfälle und sind damit für
höhere Kosten der Airlines und Flughafenbetreiber verantwortlich. Eine verlässliche
Vorhersage von Gewittern bis zu mehreren Stunden könnte dagegen den
Entscheidungsträgern am Flughafen einen größeren zeitlichen Spielraum geben,
um auf mögliche Gewitterzellen angemessen zu reagieren und adäquate Maßnahmen
zu ergreifen. Zur Bereitstellung zuverlässiger Gewittervorhersagen bis zu
sechs Stunden wurde Cb-LIKE am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) entwickelt.
Der neue Gewittervorhersagealgorithmus wird in der vorliegenden Dissertation
detailliert vorgestellt. Cb-LIKE ist ein automatisiertes System, das unter
Verwendung von Modelldaten des COSMO-DE Wettermodells des Deutschen
Wetterdienstes (DWD) Gebiete ausweist, die eher für oder gegen eine Entwicklung
von Gewittern sprechen. Vier atmosphärische Parameter (CAPE, Vertikalwind,
Radarreflektivität und Temperatur an der Wolkenobergrenze) fließen in
das System ein. Eine neu entwickelte „Best-Member-Selection“ sorgt dabei durch
einen Abgleich zur aktuellen Gewittersituation für die automatische Auswahl des
realistischsten Modelllaufes aus einem Ensemble. Dadurch wird die beste Datengrundlage
für die Berechnung der Gewittervorhersagen gewährleistet. Für die
Auswahl des besten Members stehen vier verschiedene Modi zur Verfügung. Ein
neu entwickeltes Fuzzy-Logik System ermöglicht anschließend die Kombination
der Modelldaten und die Berechnung eines Gewitterindikators von 11,6¯6 bis 88,3¯3
für jeden Gitterpunkt des Modells für die nächsten sechs Stunden in stündlichen
Intervallen. Je höher der Wert des Indikators, desto mehr sprechen die Modellparameter
für die Entstehung von Gewittern. Zusätzlich wird die Vorhersagequalität
des neuen Algorithmus anhand einer umfassenden Verifikation unter Verwendung
einer „neighbourhood-verification“ Technik und von „multi-event contingency tables“
untersucht. Für die Sommerperiode 2012 weist Cb-LIKE im Vergleich zur
COSMO-DE Radarreflektivität bessere Werte in den Verifikationsgrößen auf. So
ist das „Fehlalarmverhältnis“ für den neuen Algorithmus niedriger (0,48 zu 0,56),
die „Wahrscheinlichkeit der Detektion“ (0,52 zu 0,45) und der „Critical Success
Index“ (0,50 zu 0,48) fallen dagegen höher aus. Die Resultate zeigen, dass der Cb-
LIKE Algorithmus eine sinnvolle neue Methodik für Gewittervorhersagen von hoher
Qualität auf der Datenbasis des COSMO-DE Modells darstellt. Die Ergebnisse
aus der Verifikation ermöglichen außerdem die Übersetzung des Cb-LIKE Indikatorfeldes
in die gewünschten probabilistischen Gewittervorhersagen. Zusätzlich
wird die erfolgreiche Implementierung der Cb-LIKE Gewittervorhersagen in das
WxFUSION System, eine graphische Benutzeroberfläche, vorgestellt.