AP3: N-A-Modelle und Ensemblevorhersagen für kleine Gebiete
Ziele des Arbeitspakets
Hauptziel des AP3 ist die Erstellung von N-A-Modellen für bisher unbeobachtete kleine Einzugsgebiete (die Testgebiete) und anschließende operationelle Erstellung von Ensemblevorhersagen zur Ableitung eines probabilistischen Frühwarn-Tools.
Beschreibung der Arbeiten
Der Lösungsansatz für die N-A-Modelle beinhaltet:
- Mechanistische Modelle für beobachtete Gebiete, unterstützt durch temporäre Abflussmessungen in den Testgebieten zur Integration virtueller Pegel
- Flexible Modellstruktur zur bestmöglichen Anpassung an lokale Gebietseigenschaften und regionalspezifische hydrologische Prozessmuster (Raven, Superflex, etc.)
- Modularer Aufbau mit flexibel erweiterbarer Modelltopologie, um strukturelle Änderungen in den Gebieten (z.B. durch lokale Maßnahmen des Hochwasserrückhalts) schnell berücksichtigen zu können
Durch Kopplung der prozessbeschreibenden N-A-Modelle mit einem Niederschlagssimulator (z.B. Random-Mixing) können invers mögliche potentielle Ereignisabläufe identifiziert werden. Die dabei entstehende konsistente Datenbasis erlaubt die Prüfung des Einsatzes von Methoden der künstlichen Intelligenz (z.B. neuronale Netze) zur Ableitung rechenschneller, robuster N-A-Modelle, die für eine operationelle Anwendung Geschwindigkeitsvorteile bieten. Durch Antrieb der N-A-Modelle mit existierenden NWP-Ensembleprodukten des DWD (z.B. COSMO DE EPS) werden probabilistische Abflussvorhersagen erzeugt, die die Unsicherheit der Niederschlagsvorhersage beinhalten. Deren Analyse und Auswertung mit geeigneten Aggregierungs- und Visualisierungsverfahren führt zur Ableitung eines probabilistischen Frühwarn-Tools, wobei die Anforderungen der Anwender und Nutzer aus AP5 bei dessen Konzeption berücksichtigt werden. Zur Sicherstellung des rechenintensiven, operationellen Betriebes wird die Infrastruktur des Zentrums für Hochleistungsrechnen der TU Dresden für die Ensemblevorhersagen zur Erstellung des Warnprodukts verwendet. Die Verbreitung erfolgt anschließend durch das LHWZ über das HWIMS, siehe AP4.
Ergebnisse aus dem Arbeitspaket
- N-A-Modelle für kleine Einzugsgebiete (Strategie und Umsetzung anhand der Testgebiete)
- Probabilistisches Frühwarn-Tool für kleine Einzugsgebiete
Verantwortlichkeiten
- AP-Leitung: Technische Universität Dresden, Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur Hydrologie
- AP-Bearbeitung: Technische Universität Dresden, Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur Hydrologie
