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 - Beispiel ERA40: Wintermittel des Luftdrucks auf der NH für die Monate Dezember, Januar und Februar im ERA40 Zeitraum 1957 bis 2002.
Bereits im Jahr 1995 stellte das ECMWF in Reading das Reanalyseprojekt ERA-15 (Gibson u. a., 1997) für den Zeitraum 1.12.1978 0:00H bis 28.2.1994 18:00H fertig. Aufgrund der Weiterentwicklungen des Vorhersagesystems und der Datenassimilation erfolgte eine erneute, umfangreichere Reanalyse, das Projekt ERA-40 (Simmons u. Gibson, 2000; Uppala u. a., 2005), das seit 2003 zur Verfügung steht. ERA-40 deckt den Zeitraum 1.9.1957 0:00 UTC bis 31.8.2002 18:00 UTC ab, beginnt also mit dem Internationalen Geophysikalischen Jahr 1958, das besonders viele Beobachtungsdaten lieferte.
Der räumlich dreidimensionale ERA-40 Datensatz wurde durchgehend mit einer Version des „Integrated Forecasting System“ (IFS) des ECMWF berechnet. In die Berechnung mit dem Modell wurden, neben den Routinemessungen, alle verfügbaren und geeigneten Beobachtungsdaten einbezogen. Diese assimilierten Beobachtungsdaten stammen aus mannigfaltigen Quellen, wie Wetterstationen, Radiosondenaufstiegen, Schiffsmessungen und seit den 1970er Jahren auch Satellitenmessungen.
Das verwendete Assimilationsmodell hat eine horizontale, spektrale Auflösung
von T159 und L60 Höhenlevel. Die räumliche Auflösung T159 entspricht etwa einer räumlichen Auflösung im geographischen Gitter von 1,125° x 1,125°. Die Daten liegen 6-stündlich (6H) an vier Terminen (0:00, 6:00, 12:00, 18:00 UTC) und monatlich gemittelt (MM), auf Modell-Leveln (ML), Druck-Leveln (PL) oder als Bodenwert (SFC), als Analyse (0h) oder Vorhersage (6h) vor. Diese Kürzel findet man auch in der Dateibezeichnung in der CERA Datenbank.
Der Datensatz enthält alle wichtigen atmosphärischen Parameter. Durch die Rechnung über 45 Jahre mit dem gleichen Modell ist der ERA-40
Datensatz in sich konsistent. Das Modell schließt die räumlichen und zeitlichen
Lücken in den Beobachtungsdaten. Hier stellt sich aber besonders in Gebieten mit traditionell wenig verfügbaren Messungen, wie der Arktis, die Frage nach der Güte der modellierten Daten.
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Liste der wichtigsten Parameter
| 10 metre U wind component |
10 metre V wind component |
| 2 metre dewpoint temperature |
2 metre temperature |
| Boundary layer height |
Convective precipitation |
| East-West surface stress |
Evaporation |
| High cloud cover |
Ice surface temperature layer 1 |
| Ice surface temperature layer 2 |
Ice surface temperature layer 3 |
| Ice surface temperature layer 4 |
Latitudinal component of gravity wave stress |
| Low cloud cover |
Mean sea level pressure |
| Mean wave direction |
Mean wave period |
| Medium cloud cover |
Meridional component of gravity wave stress |
| North-South surface stress |
Runoff |
| Sea-ice cover |
Significant wave height |
| Snow depth |
Snow evaporation |
| Snowfall |
Snowmelt |
| Soil temperature level 1 |
Soil temperature level 2 |
| Soil temperature level 3 |
Soil temperature level 4 |
| Stratiform precipitation (Large-scale precipitation) |
Surface latent heat flux |
| Surface net solar radiation, clear sky |
Surface net thermal radiation, clear sky |
| Surface sensible heat flux |
Surface solar radiation |
| Surface solar radiation downwards |
Surface thermal radiation |
| Surface thermal radiation downwards |
Temperature of snow layer |
| Top net solar radiation, clear sky |
Top net thermal radiation, clear sky |
| Top solar radiation |
Top thermal radiation |
| Total cloud cover |
Total column ozone |
| Total column water |
Total column water vapour |
| Total precipitation |
Volumetric soil water layer 1 |
| Volumetric soil water layer 2 |
Volumetric soil water layer 3 |
| Volumetric soil water layer 4 |
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Zeitraum und zeitliche Auflösung: - 1.9.1957 0:00 UTC bis 31.8.2002 18:00 UTC
- 6-stündlich und monatlich
Räumliche Abdeckung und Auflösung: - Global
- Räumliche Auflösung: 1.125° x 1.125°, T159 Gauss'sches Gitter
- Geographische Länge: 0.0°E bis 358.875°E
- Geographische Breite: -89.1415°N bis 89.1415°N
- Dimension: 320 Spalten x 160 Zeilen
- Höhe: 23 Druckniveaus
Format: - NetCDF (1 Parameter: 75 Gbyte)
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Das ECMWF äußert sich zur Datenqualität unter:
http://www.ecmwf.int/research/era/ERA-40/Data_Services/section3.html
Einige Artikel setzen sich kritisch mit der Qualitätsfrage auseinander, hier ein Paar Beispiele: - Trenberth u. a. (2001) befassen sich mit der Qualität der Reanalysen in den Tropen.
- Bengtsson u. a. (2004a) untersuchen die Frage, ob sich überhaupt Klimatrends aus Reanalysedaten berechnen lassen, da die Änderung von Art und Anzahl der Beobachtungsdaten Trends und Artefakte in den Reanalysedaten erzeugen können, besonders nach der Einführung von Satellitenmessungen.
- Ein ähnliches Ergebnis finden Bengtsson u. a. (2004b), die die Reanalyse-Daten auf Grundlage variierender Beobachtungsdaten untersuchten und feststellten, dass aufgrund der zeitlichen Inhomogenität der verfügbaren Beobachtungsdaten die Reanalysen nur unter Vorbehalt für Langzeit-Klimastudien zu verwenden sind.
- Bengtsson u. a. (2004c) befassen sich außerdem kritisch mit dem Wasserkreislauf (Verdunstung, Niederschlag etc.) der ERA-40 Reanalysen.
- Fehlerbehaftete Niederschlagsdaten sind in mehreren Untersuchungen gefunden worden, so werden zum Beispiel Probleme mit zu hohen Niederschlägen in den Tropen von Uppala u. a. (2005) beschrieben.
- Auch die natürliche Orografie kann im Modell nicht vollständig abgebildet werden (siehe Beschreibung beim ECMWF).
- Unrealistische Trends im Meereis wurden von Bromwich u. a. (2004) gefunden.
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At ECMWF:
Name: Sakari Uppala
Institut: European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF)
Adresse: Shinfield Park, Reading, RG2 9AX, GB
At ICDC:
Name: Annika Jahnke-Bornemann
Institut: ICDC
Email: annika.bornemann@zmaw.de
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Literature:
- [Bengtsson et al 2004a] BENGTSSON, Lennart ; HAGEMANN, Stefan ; HODGES, Kevin
I.: Can climate trends be calculated from reanalysis data? In: Journal of Geophysical
Research - Atmospheres 109 (2004), June, Nr. D11.
http://dx.doi.org/10.1029/2004JD004536
- [Bengtsson et al 2004b] BENGTSSON, Lennart ; HODGES, Kevin I. ; HAGEMANN, Stefan: Sensitivity of the ERA40 reanalysis to the observing system: determination of the global atmospheric circulation from reduced observations. In: Tellus A 56 (2004), Nr. 5, 456-471.
http://dx.doi.org/10.1111/j.1600-0870.2004.00079.x
- [Bengtsson et al 2004c] BENGTSSON, L. ; HODGES, K.I. ; HAGEMANN, S.: Sensitivity of large-scale atmospheric analyses to humidity observations and its impact on the global water cycle and tropical and extratropical weather systems in ERA40. In: Tellus A 56 (2004), Nr. 3, 202-217. http://dx.doi.org/10.1111/j.1600-0870.2004.00053.x
- [Bromwich et al 2004] Bromwich, David H., Ryan L. Fogt, 2004: Strong Trends in the Skill of the ERA-40 and NCEP–NCAR Reanalyses in the High and Midlatitudes of the Southern Hemisphere, 1958–2001. J. Climate, 17, 4603–4619.
http://dx.doi.org/10.1175/3241.1
- [Gibson et al 1997] GIBSON, J.K. ; KÅLLBERG, P. ; UPPALA, S. ; NOMURA, A.; HERNANDEZ, A. ; SERRANO, E.: ERA Description. In: ECMWF ERA-15 Project Report Series (1997), Nr. 1. – ECMWF
- [Simmons u. Gibson 2000] SIMMONS, A. J. ; GIBSON, J. K.: The ERA-40 Project Plan. In: The ERA-40 Project Report Series (2000), Nr. 1.
http://www.ecmwf.int/research/era/Project/Plan/index.html
- [Trenberth et al 2001] TRENBERTH, Kevin E. ; STEPANIAK, David P. ; HURRELL, James
W. ; FIORINO, Michael: Quality of Reanalyses in the Tropics. In: Journal of
Climate 14 (2001), Nr. 7, 1499-1510.
http://dx.doi.org/10.1175%2F1520-0442%282001%29014%3C1499%3AQORITT%3E2.0.CO%3B2
- [Uppala et al 2005] UPPALA, S.M. ; KALLBERG, P.W. ; SIMMONS, A.J. ; ANDRAE, U.; COSTA BECHTOLD, V. da ; FIORINO, M. ; GIBSON, J.K. ; HASELER, J. ; HERNANDEZ, A. ; KELLY, G.A. ; LI, X. ; ONOGI, K. ; SAARINEN, S. ; SOKKA, N. ; ALLAN, R.P. ; ANDERSSON, E. ; ARPE, K. ; BALMASEDA, M.A. ; BELJAARS, A.C.M. ; BERG, L. van d. ; BIDLOT, J. ; BORMANN, N. ; CAIRES, S. ; CHEVALLIER, F. ; DETHOF, A. ; DRAGOSAVAC, M. ; FISHER, M. ; FUENTES, M. ; HAGEMANN, S. ; HOLM, E.; HOSKINS, B.J. ; ISAKSEN, L. ; JANSSEN, P.A.E.M. ; JENNE, R. ; MCNALLY, A.P. ; MAHFOUF, J-F. ; MORCRETTE, J-J. ; RAYNER, N.A. ; SAUNDERS, R.W. ; SIMON, P. ; STERL, A.; TRENBERTH, K.E. ; UNTCH, A. ; VASILJEVIC, D. ; VITERBO, P. ; WOOLLEN, J.: The ERA-40 re-analysis. In: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 131 (2005), 2961-3012.
http://dx.doi.org/10.1256/qj.04.176
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