Original paper

Development and application of an objective storm severity measure for the Northeast Atlantic region

Leckebusch, Gregor C.; Renggli, Dominik; Ulbrich, Uwe

Meteorologische Zeitschrift Vol. 17 No. 5 (2008), p. 575 - 587

published: Oct 27, 2008

DOI: 10.1127/0941-2948/2008/0323

BibTeX file

ArtNo. ESP025011705005, Price: 29.00 €

Download preview PDF Buy as PDF

Abstract

An objective index for the estimation of storm severity has been developed, validated and applied to both reanalysis data and an AOGCM simulation for the Northeast Atlantic region. The index is based on the exceedance of local thresholds of the daily maximum wind speed. Positive trends for both the severity of storms during the historic ERA40 period (1960-2000), and under anthropogenic climate change (ACC) conditions (SRES A1B and A2) are identified. Additionally an increase in the spatial extent of storms is diagnosed, amounting up to about 10 % between present day and the scenario climate. Two types of the index are introduced: One area integrated measure for the investigation domain of 50°W to 20°E, 45°N to 70°N, called ASSI (Area Storm Severity Index), per day; and one event integrated index, called ESSI (Event Storm Severity Index), per storm event. ASSI and ESSI clearly identify extreme "cyclone bombs" under ACC conditions, which exceed the range found in observed (ERA40) and simulated data for the recent climate. ASSI and ESSI identify an increase in the severity of storms for the Northeast Atlantic and western Central Europe under ACC conditions. The index can easily be calculated for large data sets, and is thus well applicable to multi-model ensemble simulations in order to objectively estimate climate change signals and related measures of uncertainty. Reasons for the increase in severity could be seen mainly in the occurrence of higher wind speeds, and in larger areas affected by storms. These larger areas result from longer tracks combined with a common broadening along the path.

Kurzfassung

Ein objektiver Index für die Stärke eine Sturms der mittleren Breiten wird eingeführt und seine Anwendbarkeit auf Gitterpunktsdaten demonstriert. Der Index basiert auf der Überschreitung von Schwellwerten der lokalen Windgeschwindigkeit. Kernergebnisse dieser Studie sind eine Zunahme der Stärke von Stürmen in den Jahren 1960-2000 (basierend auf ERA40) und eine Zunahme der Stärke unter anthropogen veränderten Bedingungen (IPCC SRES A1B und A2). Darüber hinaus wird unter potentiell zukünftigen Bedingungen eine ca. 10 % Zunahme der räumlichen Ausdehnung von Stürmen simuliert. Zwei Typen des Index' werden eingeführt: Der erste, genannt ASSI, stellt eine tägliche, integrale Größe für den Bereich 50°W bis 20°O, und 45°N bis 70°N dar. Der zweite, genannt ESSI, ist ereignisbasiert und gibt die Stärke eines bestimmten Sturms an. In beiden Indizes können unter anthropogenen Klimabedingungen Systeme mit extrem starker Zyklogenese identifiziert werden, die außerhalb der beobachteten oder für rezente Bedingungen simulierten Werte liegen (engl. sog. cyclone bombs). ASSI und ESSI zeigen ein Anwachsen der Sturmstärke über dem Nordost-Atlantik und dem westlichen Zentral-Europa unter anthropogenen Klimabedingungen. Der Index ist auch für große Datenmengen leicht zu berechnen und damit hervorragend anwendbar auf Multi-Model-Ensemble, um eine objektive Abschätzung von Klimaänderungssignalen und zugehöriger Unsicherheitsmaße zu ermöglichen. Gründe für die zunehmende Stärke von Stürmen können gemäß der hier präsentierten Ergebnisse sowohl in dem Auftreten höherer Windgeschwindigkeiten als auch in einer Vergrößerung der betroffenen Gebiete gesehen werden. Diese Vergrößerung resultiert aus einer Verlängerung der Zugbahnen der Sturm-Systeme kombiniert mit einer Verbreiterung der betroffenen Fläche entlang des Zugwegs des Sturms.