Reanalyse (Meteorologie)

Eine meteorologische Reanalyse i​st ein Verfahren z​ur Erstellung längerfristiger meteorologischer Datensätze u​nter Verwendung v​on Modellen d​er Wettervorhersage u​nd Assimilation historischer Beobachtungsdaten. Das Ergebnis i​st typischerweise e​ine mehrjährige, dreidimensional konsistente Beschreibung d​es atmosphärischen Zustandes. Diese Datensätze kommen i​n vielen Anwendungsbereichen z​um Einsatz, d​ie auf langjährige meteorologische Daten angewiesen sind, beispielsweise i​m Bereich d​er erneuerbaren Energien. Neben globalen Reanalysen m​it weltweiter Abdeckung existieren a​uch regionale Reanalysen, d​ie in höherer räumlicher Auflösung einzelne Regionen abdecken.

Produzenten

Meteorologische Reanalysen werden typischerweise d​urch Wetterdienste o​der internationale meteorologische Zentren (in Europa beispielsweise ECMWF i​m Rahmen d​es Copernicus-Klimawandeldienst C3S) a​uf Basis i​hrer numerischen Modelle u​nd der archivierten Beobachtungsdaten produziert. Weltweit erzeugen verschiedene Zentren globale Reanalysedatensätze, s​owie in zunehmendem Umfang a​uch regionale Reanalysen für unterschiedliche Regionen.[1]

Bekannte Reanalyse-Datensätze

Globale Reanalysen
  • ERA5[2], ERA-20C und ERA-Interim[3]: ECMWF/Copernicus-Klimawandeldienst (Copernicus Climate Change Service, C3S)
  • JRA-55: Japanische 55-jährige Reanalyse
  • MERRA/MERRA-2 (NASA)
  • NCEP/CFSR: Climate Forecast System Reanalysis

Regionale Reanalysen für Europa
  • COSMO-REA6[4][5] des Deutschen Wetterdienstes
  • Copernicus Regional Reanalysis for Europe

Weitere regionale Reanalysen
  • NCEP North American Regional Reanalysis (NARR)[6]
  • Bureau of Meteorology Atmospheric high-resolution Regional Reanalysis for Australia (BARRA v1.0)[7]
  • Arctic System Reanalysis (ASR)

Anwendungsbeispiele
Anwendungsbeispiel einer Reanalyse im Energiebereich: Mittlere Windgeschwindigkeit 1995-2018 in der Nord- und Ostsee in 116 m Höhe (basierend auf der regionalen Reanalyse COSMO-REA6).[5] Eingezeichnet sind außerdem die Grenzen der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) sowie Standorte von Messmasten (FINO 1, 2, 3).

Klimaüberwachung

Im Rahmen d​es Copernicus-Klimawandeldienst (Copernicus Climate Change Service, C3S) w​ird die globale Reanalyse ERA5 für Auswertungen z​ur Temperaturentwicklung weltweit u​nd in Europa eingesetzt.[8]

Erneuerbare Energie

Im Bereich d​er erneuerbaren Energien s​ind aus Reanalysen insbesondere d​ie Parameter Windgeschwindigkeit u​nd Solarstrahlung v​on Interesse.[9] Da Reanalysen d​iese Information a​uch für Bereiche o​hne direkte Beobachtungen bereitstellen, kommen d​iese in e​iner Vielzahl v​on Studien u​nd Anwendungen i​n diesem Sektor z​um Einsatz[10][11][12][13] u​nd sind d​aher ein wichtiges Werkzeug d​er Energiemeteorologie.

Einzelnachweise
  1. Kaiser-Weiss, A. K., Borsche, M., Niermann, D., Kaspar, F. Lussana, C., Isotta, F., van den Besselaar, E., van der Schrier, G., Undén, P.: Added value of regional reanalyses for climatological applications, Environmental Research Communications, Vol. 1, No. 7, 2019. DOI:10.1088/2515-7620/ab2ec3
  2. Hersbach, H., Bell, B., Berrisford, P., Hirahara, S., Horányi, A., Muñoz-Sabater, J., Nicolas, J., Peubey, C., Radu, R., Schepers, D., Simmons, A., Soci, C., Abdalla, S., Abellan, X., Balsamo, G., Bechtold, P., Biavati, G., Bidlot, J., Bonavita, M., De Chiara, G., Dahlgren, P., Dee, D., Diamantakis, M., Dragani, R., Flemming, J., Forbes, R., Fuentes, M., Geer, A., Haimberger, L., Healy, S., Hogan, R. J., Hólm, E. A., Janisková, M., Keeley, S., Laloyaux, P., Lopez, P., Radnoti, G., Rosnay, P. D., Rozum, I., Vamborg, F., Villaume, S., Thépaut, J.-N., 2020: The ERA5 global reanalysis. Q J R Meteorol Soc, DOI:10.1002/qj.3803
  3. Dee, D. P., Uppala, S. M., Simmons, A. J., Berrisford, P., Poli, P., Kobayashi, S., et al. (2011). The ERA‐Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 137(656), 553–597. DOI:10.1002/qj.828
  4. Bollmeyer, C., Keller, J. D., Ohlwein, C., Wahl, S., Crewell, S., Friederichs, P., Hense, A., Keune, J., Kneifel, S., Pscheidt, I., Redl, S., Steinke, S.: Towards a high-resolution regional reanalysis for the European CORDEX domain, Q. J. R. Meteorol. Soc., 141, 1–15, 2015, DOI:10.1002/qj.2486
  5. Kaspar, F., Niermann, D., Borsche, M., Fiedler, S., Keller, J., Potthast, R., Rösch, T., Spangehl, T., Tinz, B.: Regional atmospheric reanalysis activities at Deutscher Wetterdienst: review of evaluation results and application examples with a focus on renewable energy, Adv. Sci. Res., 17, 115–128, DOI:10.5194/asr-17-115-2020, 2020.
  6. Mesinger, F., G. DiMego, E. Kalnay, K. Mitchell, P.C. Shafran, W. Ebisuzaki, D. Jović, J. Woollen, E. Rogers, E.H. Berbery, M.B. Ek, Y. Fan, R. Grumbine, W. Higgins, H. Li, Y. Lin, G. Manikin, D. Parrish, W. Shi, 2006: North American Regional Reanalysis. Bull. Amer. Meteor. Soc., 87, 343–360, DOI:10.1175/BAMS-87-3-343
  7. Su, C.-H., Eizenberg, N., Steinle, P., Jakob, D., Fox-Hughes, P., White, C. J., Rennie, S., Franklin, C., Dharssi, I., Zhu, H., 2019: BARRA v1.0: the Bureau of Meteorology Atmospheric high-resolution Regional Reanalysis for Australia, Geosci. Model Dev., 12, 2049-2068, DOI:10.5194/gmd-12-2049-2019
  8. Copernicus: Surface air temperature maps
  9. Niermann, D., Borsche, M., Kaiser-Weiss, A. K., Kaspar, F.: Evaluating renewable energy relevant parameters of COSMO-REA6 by comparing against station observations, satellites and other reanalyses, Meteorologische Zeitschrift, 2019; DOI:10.1127/metz/2019/0945
  10. Philipp Henckes, Andreas Knaut, Frank Obermüller, Christopher William Frank: The benefit of long-term high resolution wind data for electricity system analysis. Energy 143, 934-942, 2018. DOI:10.1016/j.energy.2017.10.049
  11. Raik Becker, Daniela Thrän: Optimal Siting of Wind Farms in Wind Energy Dominated Power Systems. Energies 2018, 11, 978; DOI:10.3390/en11040978
  12. Staffell, I.; Pfenninger, S.: Using bias-corrected reanalysis to simulate current and future wind power output, Energy, Volume 114, Pages 1224-1239,2016, DOI:10.1016/j.energy.2016.08.068
  13. Kaspar, F., Borsche, M., Pfeifroth, U., Trentmann, J., Drücke, J., Becker, P.: A climatological assessment of balancing effects and shortfall risks of photovoltaics and wind energy in Germany and Europe, Adv. Sci. Res., 16, 119–128, 2019; DOI:10.5194/asr-16-119-2019
  14. Simmer, C., G. Adrian, S. Jones, V. Wirth, M. Göber, C. Hohenegger, T. Janjic, J. Keller, C. Ohlwein, A. Seifert, S. Trömel, T. Ulbrich, K. Wapler, M. Weissmann, J. Keller, M. Masbou, S. Meilinger, N. Riß, A. Schomburg, A. Vormann, C. Weingärtner (2016): HErZ: The German Hans-Ertel Centre for Weather Research. Bull. Am. Meteorol. Soc., 97 (6), pp. 1057-1068, DOI:10.1175/BAMS-D-13-00227.1, 2016
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. The authors of the article are listed here. Additional terms may apply for the media files, click on images to show image meta data.