D-WP1 - FLEXFORDEC und INTEGRATION

Zielsetzung des Projektes

Entwicklung und Verbesserung des zentralen Vorhersage- und Evaluierungssystems

Struktur des Projektes

WP1.1: Koordinierung und Evaluierung dekadischer (retrospektiver) Vorhersagen Entwicklung und Verbesserung des zentralen Vorhersage- und Evaluierungssystems
WP1.2: Durchführung dekadischer (retrospektiver) Vorhersagen und Post-processing
WP1.3: Pre-operationelle Ensemble-Vorhersagesystem-Infrastruktur
WP1.4: Entwicklung des zentralen Evaluierungssystems

Aufgabenstellung des Projektes

Ähnlich wie bei der ersten MiKlip Phase beinhaltet MiKlip II sowohl Forschung am Vorhersagesystem als auch Infrastruktur-Komponenten. Das dekadische Klimavorhersagesystem wird durch die Einbeziehung der Fortschritte aus allen Teilprojekten verbessert. Ein zentraler Schritt ist die Verdoppelung der Modellauflösung des MPI Earth System Modells (MPI-ESM) von LR/MR nach HR in MiKlip II. Zwei komplette Sätze retrospektiver Vorhersagen sind in den Entwicklungsstufen 4 und 5 geplant (DS4, DS5). Die retrospektiven Vorhersagen werden auch zu WCRP CMIP6 beitragen.

Das zentrale Evaluierungssystem wird durch Software aus den einzelnen MiKlip-Teilprojekten erweitert. Das Evaluierungssystem ist so konzipiert, dass es eine einfache Evaluierung der operationellen retrospektiven Vorhersagen ermöglicht.

Das MPI-M und der DWD arbeiten daran, ihre aktuellen Modelle durch neue, im Rahmen des ICON Projektes entwickelte, zu ersetzen. Das Wettervorhersagesystem des DWD verwendet seit kurzem das ICON Atmosphäre-Modell und es wird entscheidend für die effiziente Nutzung der Infrastruktur sein, dass dieses, sobald der DWD das dekadische Vorhersagesystem des MiKlip System übernimmt, auch auf dem ICON-Modell basiert. Das MPI-M wird das ICON-Modell sobald dies wissenschaftlich möglich ist verwenden; erste Test-Simulationen mit einem gekoppelten Modell in einer realistischen Einstellung sind für den Sommer 2015 geplant. Also muss MiKlip II sich auf den Fall vorbereiten, dass MPI-ESM1 nicht mehr vom MPI-M unterstützt wird. Zusammen bedeutet dies, dass die Vorbereitung für den Einsatz von ICON Teil der Vorbereitung des Vorhersagesystems für die betriebliche Nutzung sein muss.

Deliverables

M1.1: Umsetzung der Modulempfehlungen aus DS3 MiKlip
M1.2: Bereitstellung eines pre-operationellen Satzes retrospektiver Vorhersagen des globalen Vorhersagesystems
M1.3: Analyse eines pre-operationellen Satzes retrospektiver Vorhersagen des globalen Vorhersagesystems
M1.4: Entwicklung von Visualisierungssoftware für pre-operationelle retrospektive Vorhersagen für die regionalen und globalen Vorhersagesysteme
M1.5: Implementierung von nudging in die ICON-Ozean Assimilation
M1.6: Umsetzung der Modulempfehlungen aus DS4
M1.7: Bereitstellung eines Satzes retrospektiver Vorhersagen des globalen Vorhersagesystems
M1.8: Analyse eines Satzes retrospektiver Vorhersagen des globalen Vorhersagesystems
M1.9: Anwendung von Visualisierungssoftware für die operationellen retrospektiven Vorhersagen des globalen Vorhersagesystems
M1.10: Synthese von CES, Überprüfung der Plug-Ins von Modul E für die operationelle Nutzung
M1.11: Gekoppelt ICON Assimilation mit Ozean-nudging und retrospektive Vorhersagen

Korrelation der Oberflächentemperatur der pre-op hindcasts mit Beobachtungen (HadCRUT4). Rot stellt eine positive Korrelation dar.

Projektfortschritte

MiKlip und MPI-M haben eine Modellversion des MPI Earth System Modells (MPI-ESM1) in höherer Auflösung (HR) entwickelt. Das Modell wurde verwendet um einen Hindcasts-Set von 5 Ensemblemembern mit CMIP5 für DS4 zur Verfügung zu stellen. Das System wird zur Zeit mit dem zentralen Evaluierungssystem analysiert (Abb. 1).

Das zentrale Evaluierungssystem (CES - www-miklip.dkrz.de) wurde durch ein probabilistisches Basiswerkzeug und zahlreiche Nachprozessierungsroutinen erweitert. Dadurch wurde das CES in seiner Vielfalt der Gütebestimmung von dekadischen Vorhersagen verstärkt.

Als Teil des "Prognoseteams" wurde die MiKlip Webseite der Dekadischen Vorhersage ins Leben gerufen. Das Prognose-Frontend bekommt seine Informationen über das Modellsystem und seine Auswertung aus dem Prognose-Backend - beides in diesem Arbeitspaket entwickelt.

Das CES ist bereits teilweise für den Übergang zum deutschen Wetterdienst vorbereitet. Für eine bessere Orientierung und Struktur, bekam das CES Kategorien und Tags für die Plugins zugewiesen. Weitere kleine Anpassungen wurden umgesetzt, um die Arbeitseffizienz der Wissenschaftler, die mit der CES arbeiten, zu verbessern. Neben dem CES präsentiert die FUB innerhalb des MiKlip-Vorhersagesystems eine neue und unkonventionelle Prognosetechnik (Siehe Meldung zu dieser Methode).

Referenzen

HadCRUT4: Morice, C. P., J. J. Kennedy, N. A. Rayner, and P. D. Jones (2012), Quantifying uncertainties in global and regional temperature change using an ensemble of observational estimates: The HadCRUT4 dataset, J. Geophys. Res., 117, D08101, doi:10.1029/2011JD017187

Kontakt

Max-Planck-Institut für Meteorologie
Dr. Freja Vamborg
freja.vamborg(at)nospammpimet.mpg.de
+49 (0)40 41173 310
Prof. Dr. Jochem Marotzke
Dr. Wolfgang Müller
Dr. Holger Pohlmann


Freie Universität Berlin
Christopher Kadow
Sebastian Illing
Prof. Dr. Ulrich Cubasch
Prof. Dr. Uwe Ulbrich
Prof. Dr. Henning Rust

Impact of Observed North Atlantic Multidecadal Variations to European Summer Climate: A Linear Baroclinic Response to Surface Heating

2017 - Climate Dynamics, Vol. 48 (11–11), pp. 3547–3563

Ghosh, R. | W. A. Müller, J. Baehr, and J. Bader

Decadal climate predictions improved by ocean ensemble dispersion filtering

2017 - J. Adv. Model. Earth Syst.

Kadow, C. | S. Illing, I. Kröner, U. Ulbrich and U. Cubasch

Hindcast skill for the Atlantic meridional overturning circulation at 26.5°N within two MPI-ESM decadal climate prediction systems.

2016 - Clim. Dyn.

Müller, V. | H. Pohlmann, A. Düsterhus, D. Matei, J. Marotzke, W. A. Müller, M. Zeller and J. Baehr

Bias and drift of the mid-range decadal climate prediction system (MiKlip) validated by European radiosonde data

2016 - Met. Z., Vol. 25 No. 6 (2016), p. 709 - 720

Pattantyús-Ábrahám, M. | C. Kadow, S. Illing, W. Müller, H. Pohlmann, W. Steinbrecht

Initialization shock in decadal hindcasts due to errors in wind stress over the tropical Pacific

2016 - Clim. Dyn.

Pohlmann, H. | J. Kröger, R. J. Greatbatch, W. Müller