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Long-term evaluation of COSMO forecasting using combined observational data of the GOP period

Böhme, Tim; Stapelberg, Stefan; Akkermans, Tom; Crewell, Susanne; Fischer, Jürgen; Reinhardt, Thorsten; Seifert, Axel; Selbach, Christoph; Van Lipzig, Nicole

Meteorologische Zeitschrift Vol. 20 No. 2 (2011), p. 119 - 132

published: Apr 1, 2011

DOI: 10.1127/0941-2948/2011/0225

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Abstract

Data of two years of observations (2007-2008) from the General Observation Period (GOP) are used to evaluate forecasts of the operational COSMO model applications (COSMO-DE and COSMO-EU) of the German Weather Service (DWD). As part of the German Priority Programme on Quantitative Precipitation Forecasting (PQP), the GOP gathered a comprehensive data set from existing instrumentation not used in routine verification and corresponding model output. In this paper we focus on the water cycle variables: integrated water vapor (IWV), cloud base height (CBH) and precipitation. In addition brightness temperatures (BT) from satellite observations are included. The biases in IWV and BT 6.2 μm data are small for COSMODE and COSMO-EU. CBH data show a larger bias with a maximum in the summer season. The largest biases have been found in the precipitation and BT 10.8 μm data. The latter can probably be explained by deficiencies in modelled clouds in the upper troposphere. A classification into different weather condition types gives some additional insight into model deficits. For northerly/north-westerly (maritime) flows model forecasts are too dry (cold) and for southerly (continental) flows too humid (warm).

Kurzfassung

Beobachtungsdaten der General Observation Period (GOP) über zwei Jahre (2007-2008) werden verwendet, um Vorhersagen der operationellen COSMO-Modellanwendungen (COSMO-DE und COSMO-EU) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zu evaluieren. Als Teil des Deutschen Prioritätenprogramms zur Quantitativen Niederschlagsvorhersage (PQP) wurde während der GOP ein Datensatz erstellt, der Daten bestehender Meßgeräte, die nicht für die Routine-Verifikation genutzt werden, und die dazugehörige Modellausgabe zusammenführt. Im Fokus dieses Artikels liegen die Variablen des Wasserkreislaufes Integrierter Wasserdampf (IWV), Wolkenbasishöhe (CBH) und Niederschlag. Hinzu kommen die Helligkeitstemperaturen (BT) aus Satellitenbeobachtungen. Der Bias in den IWV- und BT 6.2 μm-Daten ist sowohl für COSMO-DE als auch COSMO-EU klein. Die CBH-Daten weisen einen größeren Bias mit einem Maximum im Sommer auf. Der größte Bias fand sich in den BT 10.8 μm-Daten. Letzteres kann wahrscheinlich durch Unzulänglichkeiten der Wolkenmodellierung in der oberen Troposphäre erklärt werden. Eine Klassifikation in verschiedene Wetterlagentypen gibt weitere Einblicke in Modelldefizite. Für nördliche/nordwestliche (maritime) Strömungen sind die Modellvorhersagen zu trocken (kalt) und für südliche Strömungen zu feucht (warm).