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8.2 Meteorologische Sensoren und Modelle 105
meteorologischen Modellen den Zustand der Atmosphäre zu prädizieren bzw. zu modellieren. Die horizontale und
vertikale räumliche bzw. zeitliche Auflösung variiert zwischen verschiedenen nummerischen Wettermodellen.
Als Beispiele seien das MM5 (23 vertikale Schichten), mit welchem bspw. der integrierte Wasserdampf im Zenit mit
einer Genauigkeit von ca. ±2 mm (CUCURULL UND VANDENBERGHE 1999) ermittelt werden kann, das hinsichtlich der
Genauigkeit und der Auflösung nahezu mit Radiosondenaufstiegen vergleichbare, für den europäischen Bereich entwickelte
Kurzzeitwettervorhersagesystem HIRLAM 8-21 (Auflösung: 0.2°-0.5°, 31 vertikale Schichten, höchste Schicht:
30 km, zeitliche Auflösung: 3 h, σp = ±1.5 hPa) 8-22 sowie die globalen ECMWF 8-23 - und NCEP/NCAR 8-24 -Modelle
(Auflösung: 6h, 2.5°-Auflösung, maximal 17 vertikale Schichten) genannt.
Die Verwendung von Modelldaten kann v.a. dann zu realitätsnahen Ergebnissen führen, wenn sich die Zustände innerhalb
der Erdatmosphäre nur sehr langsam ändern (CUCURULL ET AL. 2000), was bspw. in küstennahen Gebieten der Fall
ist.
KURSINSKI UND HAJJ (2001) beschreiben Vergleiche zwischen ECMWF- und NCEP-Modelldaten mit speziellem Fokus
auf die feuchten Atmosphärenbestandteile und stellen fest, dass basierend auf den nahezu identischen Eingangsgrößen
und einer vergleichbarer Modellbildung ähnliche Werte den globalen Zustand der Atmosphäre betreffend erhalten werden.
In mittleren und höheren südlichen Breiten werden beide Modelle v.a. von Satellitenbeobachtungen gestützt und
weisen deshalb nur sehr geringe Unterschiede auf.
8.2.3 Diskussion der nutzbaren meteorologischen Daten für das GPS-Verdichtungsnetz im Bereich der Antarktischen
Halbinsel
In den vorigen Unterkapiteln wurden meteorologische Sensoren und Wettermodelle beschrieben, die zur Ermittlung des
Verhaltens der Neutrosphäre und damit zur Bestimmung des Brechungsindexes bzw. der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung
beitragen können. In diesem Unterkapitel sollen relevante meteorologische Datenquellen für den Bereich
der Antarktischen Halbinsel hinsichtlich ihrer Verfüg- und Nutzbarkeit diskutiert werden. Von den beschriebenen
meteorologischen Sensoren sind lediglich
• Oberflächenmeteorologie und
• Radiosondierungen
für den Untersuchungszeitraum verfügbar. Des Weiteren können Daten
• nummerischer Wettermodelle
genutzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden NCEP-Daten verwendet. Studien hinsichtlich der
Vergleichbarkeit zwischen NCEP-basierten Ergebnissen und alternativen Wettermodellen werden nicht durchgeführt.
Am Beispiel der SCAR-Beobachtungskampagnen 1995, 1996, 1998 und 2002 sollen die Schwierigkeiten der Nutzung
der o.g. meteorologischen Informationen erläutert werden.
Für die Jahre 1995 und 1996 ist bis auf einzelne Stationen (z.B. OHIG in SCAR96) keine routinemäßig erfasste Oberflächenmeteorologie
vorhanden. Für das Jahr 1998 liegen mehr Datensätze vor. In SCAR2002 wurde auf nahezu allen
GPS-Stationen Oberflächenmeteorologie registriert.
Wurden GPS-Beobachtungen nicht in der Nähe von antarktischen Stationen erfasst, wurden sog. Field Parties eingerichtet.
Dabei werden Personen u.a. mit Nahrungsmitteln und vermessungstechnischen Geräten ausgestattet ausgesetzt.
Das Ausführen von meteorologischen Beobachtungen ist hierbei nicht möglich. Field Parties wurden auf
Elephant Island, Cape Notter und Punta Spring etabliert, so dass für diese Beobachtungsstationen keine Meteorologiewerte
vorliegen.
Die Datenqualität ist sehr heterogen. V.a. während der ersten SCAR-Kampagnen erfolgte keine elektronische Datenerfassung.
Daraus ergeben sich zeitlich schlecht und unregelmäßig aufgelöste Zeitreihen. Ebenso resultieren durch
klimatische und logistische Restriktionen (z.B. Stürme) teilweise erhebliche Datenlücken. Weiterhin sind die
Bedingungen, unter denen die meteorologischen Beobachtungen erfasst wurden, i.d.R. nicht vergleichbar, da Meteorologiewerte
teilweise in direkter Nähe zum Stationshauptgebäude, in erheblicher Entfernung zur GPS-Antenne, sehr
bodennah oder auf Beobachtungsplattformen erfasst wurden. Somit kann weder von vergleichbaren noch repräsentati-
8-21
High Resolution Limited Area Modeling; siehe hierzu http://www.knmi.nl/hirlam oder KÄLLEN (1996) bzw. SASS ET AL. (2000).
8-22
Quelle: CUCURULL ET AL. (2000)
8-23
European Center for Medium-Range Weather Forecasts
8-24
National Centers for Environmental Prediction/NOAA CIRES AMIP-II DOE Reanalysis