 | Köhler M. Cb-LIKE: Gewittervorhersagen bis zu sechs Stunden mit Fuzzy-Logik: Diss. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, nstitut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, 2015. - [8], 198 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2015-23). - Res. auch engl. - Literaturverz.: S.187-198. - ISSN 1434-8454
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1 Einleitung ................................................... 3
1.1 Motivation und Überblick über Methoden zur
Gewittervorhersage ...................................... 3
1.2 Konzept der vorliegenden Arbeit ......................... 7
2 Gewitter: Eine Einführung ................................... 11
2.1 Gewitter - Ein allgemeiner Überblick ................... 11
2.2 Problematik von Gewittervorhersagen .................... 16
2.3 Gewittervorhersagen - Vor- und Nachteile
verschiedener Methoden ................................. 16
3 Methodik: Fuzzy-Logik ....................................... 27
3.1 Allgemeine Informationen ............................... 27
3.2 Gründe fьr Anwendung eines Fuzzy-Logik Systems in
Cb-LIKE ................................................ 29
3.3 Aufbau eines generellen Fuzzy-Logik Systems ............ 30
4 Verwendete Datenquellen ..................................... 37
4.1 Rad-TRAM ............................................... 37
4.2 COSMO-DE Modell: Eine Ьbersicht ........................ 40
4.3 COSMO-DE Modelloutput: Verwendete Datenfelder .......... 42
4.3.1 CAPE ............................................ 43
4.3.2 Vertikalwind Omega (500 hPa) .................... 45
4.3.3 Temperatur an der Wolkenobergrenze (IR 10.8
aus synthetischen Satellitendaten) .............. 47
4.3.4 Radardaten und Radarkomposit .................... 49
4.3.5 Radarreflektivität aus synthetischem Radarfeld .. 50
4.3.6 COSMO-DE Gewitterwahrscheinlichkeit ............. 50
5 Cb-LIKE: Neues Verfahren zur Vorhersage von Gewittern ....... 53
5.1 Gauß-Filter ............................................ 54
5.2 Fuzzy-Logik System ..................................... 57
5.2.1 Fuzzy-Input Sets ................................ 57
5.2.2 Fuzzy-Output Sets ............................... 59
5.2.3 Fuzzy-Inferenz .................................. 60
5.2.4 Denazifizierung ................................. 62
5.3 Best-Member-Selection .................................. 63
5.4 Fallbeispiele zu Cb-LIKE ............................... 67
6 Verifikation der Gewittervorhersagen von Cb-LIKE ............ 75
6.1 Verifikationsmethoden - Deterministischer Ansatz ....... 75
6.1.1 "Neighborhood Verification"/"Multi-event
Contingency Tables" ............................. 82
6.2 Verifikation des Cb-LIKE Algorithmus ................... 84
6.2.1 Einstellungen ................................... 84
6.2.2 Objektvergleich: Cb-LIKE mit synthetischem
Radarfeld ....................................... 91
6.2.3 Objektvergleich: Cb-LIKE mit COSMO-DE
Gewitterwahr-scheinlichkeit ..................... 98
6.2.4 BIAS Tuning .................................... 102
6.2.5 Vergleich der Vorhersagefelder für getunten
BIAS ........................................... 108
6.2.6 Fallbeispiel: Vergleich von Cb-LIKE mit der
COSMO-DE Gewitterwahrscheinlichkeit ............ 114
6.2.7 Differenzierte Betrachtung ein bis sechs
Stunden Vorhersage ............................. 116
6.2.8 Best-Member-Selection .......................... 118
6.2.9 Fuzzy-Input Sets als komplementäre Mengen ...... 123
6.2.10 Sensitivitätsstudie ............................ 125
6.3 Gewitterwahrscheinlichkeit aus Cb-LIKE Indikatorfeld .. 128
6.4 Zusammenfassung der Ergebnisse ........................ 130
7 Cb-LIKE in WxFUSION: Visualisierung der Vorhersagen ........ 135
7.1 Allgemeiner Überblick ................................. 135
7.2 Implementierung der Cb-LIKE Vorhersagen ............... 137
8 Zusammenfassung der Ergebnisse & Ausblick .................. 145
A Zusammenstellung der Datenquellen .......................... 153
B Fuzzy-Logik Regelwerk ...................................... 155
B.l Regelwerk: Standardeinstellung ........................ 155
C Abkürzungen und Akronyme ................................... 159
D Links ...................................................... 163
E Zusätzliche Abbildungen .................................... 167
Abbildungsverzeichnis ......................................... 181
Tabellenverzeichnis ........................................... 184
Literaturverzeichnis .......................................... 186
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