Prinzipielles Konzept
Wir bemerken zuerst, dass PowderGrams zum einen für die Modelle ICON-EU und seinem Ensemble ICON-EU-EPS mit einem Vorhersagezeitraum von fünf Tagen, und für ICON-D2 und ICON-D2-EPS mit 2 Tagen Vorhersagezeitraum bereitgestellt werden. Wir erinnern daran, dass die ICON Modelle operationell vom Deutschen Wetterdienst (DWD) gerechnet werden.
Die Bezeichnung EU bezieht sich auf eine Domain über Europa, wobei die Gitterweite 6.5 km beträgt. Wohingegen D2 Deutschland und die Alpen abdeckt und in der PG-Map in ICON-EU mit einer Gitterweite von 2.2 km "genestet" ist.
Die PowderGrams unterscheiden sich also im Vorhersagezeitraum und für ICON-D2 bieten wir auch noch nach Höhe aufgelöste Statistiken zu Niederschlägen und Neuschneedichte. Alle weiteren Inhalte sind faktisch identisch.
Mehrwert durch Berg ▲, Talort ▼ und Umkreis ●
Ein Meteogramm stellt klassischerweise Wettervorhersagen als Zeitreihen für einen bestimmten Ort dar. Die Besonderheit im Konzept des PowderGrams ist die kombinierte Darstellung der Wettervorhersage für einen Berg, in den Zeitreihen gekennzeichnet mit ▲, und einen nahegelegenen Talort, gekennzeichnet mit ▼.
Zusätzlich werden Mittelwerte über alle Gitterpunkte innerhalb des Umkreises um den Berg mit Randpunkt Talort berechnet. Diese sind besonders sinnvoll für Variablen, die die regionalen Bedingungen beschreiben sollen, und wir stellen diese mit ● dar.
Inhalte des PowderGrams
Wir gehen nun systematisch alle Elemente des PowderGrams von oben nach unten durch. Im Titel finden wir den Initialisierungszeitpunkt und die verwendeten Modelle. Dann finden wir für Berg ▲ und Talort ▼ den Namen, die Koordinaten sowie die tatsächliche Höhe und die Höhe im Modell.
Die Modellorographie ist schließlich nur eine abgeschliffene Annäherung an die Wirklichkeit. Deshalb sind Berge in der Modellorographie stets niedriger und Talorte liegen stets höher als in Wirklichkeit. Rechts davon befindet sich eine Legende für die „Boxplots”.
Darunter befindet sich eine Karte, auf der die Exolabs-Schneehöhen sowie die Lage von Berg und Talort und der Umkreis dargestellt sind. Zudem werden der Umkreis-Radius und die Anzahl der Gitterpunkte genannt.
Temperaturen und Schneefallgrenze
In der ersten Zeitreihe links ist die Lufttemperatur auf zwei Metern Höhe dargestellt, die (trocken-adiabatisch) auf die wirkliche Höhe korrigiert wurde – für Berg (▲), Talort (▼) und Umkreis (●). Zudem wird das Mittel des Umkreises der Schneefallgrenze angezeigt. Hier erscheinen Schneeflocken-Symbole, wenn die Schneefallgrenze unterhalb der Modell-Orographie liegt.
Wolken, Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung
In der zweiten Zeitreihe links sind Umkreis-Mittelwerte von Wolkenbedeckungsgrad, relativer Luftfeuchtigkeit auf zwei Metern über der Modellorographie und die (Strahlungsleistung der) Sonneneinstrahlung dargestellt. Die gestrichelte Linie stellt die maximal mögliche Strahlungsleistung dar und dient als Referenz.
Damit werden hier die regionalen Wetterbedingungen beschrieben. Durch die Verwendung der Umkreismittelwerte ist eine aussagekräftige Einschätzung möglich, da sie unabhängig von einzelnen Modellgitterpunkten ist.
Schneefälle und Regen
Die zentralen Zeitreihen 3, 4 und 5 widmen sich den Niederschlägen und verwenden das Ensemble-Modell (EPS). Hierbei werden jeweils Schneefälle in der oberen Hälfte für den Berg ▲ und Regen in der unteren Hälfte für den Talort ▼ angezeigt.
Es wird hier für Schneefall- und Regen-Raten (Zeitreihe 3), sowie für Neuschnee- und Regen-Mengen (Zeitreihe 4), mit den boxplots die Statistik über die Ensemble-Member dargestellt: Minimum, Maximum und Median, sowie 10. und 90. Perzentile, wie in der Legende rechts oben gezeigt.
In der 5. Zeitreihe zeigen wir dann die Wahrscheinlichkeiten für signifikante Niederschlags-Raten in Balken (>15mm pro Tag für Regen-Rate und >15cm pro Tag für Schneefall-Rate) und für Niederschlags-Mengen in Linien (>15mm für Regenmenge und >15cm für Neuschneemenge).
Windverhältnisse
In der 6. Reihe zeigen wir dann die Windverhältnisse für den Berg und den Umkreis. Dargestellt sind Windgeschwindkeiten, maximale Böengeschwindigkeiten und Windrichtung.
Bodenenergiebilanz und Schneehöhen
In der untersten Reihe 7 links zeigen wir schließlich die ICON-Schneehöhen für Berg, Talort und Umkreis. Zudem berechnen wir die Bodenenergiebilanz, die sich aus den Energieflüssen von thermischer und solarer Strahlung sowie aus latenten und sensiblen Energieflüssen zusammensetzt, und zeigen sie an.
Dabei wählen wir die Vorzeichen so, dass negative (rote) Werte eine Erwärmung der Schneedecke bedeuten, falls Schnee liegt, und positive (blaue) Werte eine Abkühlung. Hier wird wieder das Umkreis-Mittel gewählt, wobei wir überlegen, ob nicht die Berechnung am Berg relevanter wäre. Dennoch glauben wir, dass die gezeigte Bodenenergiebilanz eine wertvolle Einschätzung der Schneeverhältnisse, vor allem betreffend Firn, erlaubt.
Statistiken von Niederschlägen und Neuschneedichte
Auf der rechten Seite finden sich für die PowderGrams von ICON-D2 und ICON-D2-EPS noch zwei nach Modellhöhe aufgelöste Histogramme des Ensembles. Dabei werden die Gitterpunkte im Umkreis nach Modellhöhe sortiert und für bestimmte Höhenintervalle die Neuschnee- und Regenmenge mit Boxplots statistisch dargestellt.
Unten rechts zeigt die Farbkodierung die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten der Schneefälle mit entsprechender Neuschneedichte. Diese wird nach der empirischen Schätzung von Jordan et al., 1999, (siehe Helfricht, Hartel, et al., 2018) in Abhängigkeit von bodennahen Windgeschwindigkeiten und Temperaturen errechnet.
Die rote Linie kennzeichnet eine Neuschneedichte von 100 kgm-3, was der sonst üblichen Annahme entspricht, dass sich aus 1 mm schneeförmigem Niederschlag 1 cm Neuschneemenge ergibt. Wir weisen außerdem darauf hin, dass wir auf map.powderguide.com nun auch die Neuschneehöhe anbieten, die auf die oben genannte Schätzung der Neuschneedichte basiert.
