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Titelaufnahme

Titel
Severe Thunderstorms examined by mesoscale analyses of weather radar data and numerical weather prediction data / by: Rudolf Kaltenböck
VerfasserKaltenböck, Rudolf
Begutachter / BegutachterinGermann, Urs ; Schuur, Terry
Betreuer / BetreuerinMayr, Georg
Erschienen2014
UmfangVI, 168 S. : zahlr. Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Enth. u.a. 4 Veröff. d. Verf. aus den Jahren 2004 - 2014 . - Zsfassung in dt. Sprache
Datum der AbgabeOktober 2014
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Gewitter / Vertikale Windscherung / Hagelgrößenbestimmung / Duale Polarisation / Wetterradar / Österreich
Schlagwörter (EN)Severe thunderstorm / Vertical wind shear / Hail size discrimination / Dual polarization / Weather radar / Austria
Schlagwörter (GND)Gewitter / Hagel / Windscherung
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-1770 Persistent Identifier (URN)
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Severe Thunderstorms examined by mesoscale analyses of weather radar data and numerical weather prediction data [7.18 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Starkgewitter mit ihrem extremen Schadenspotential enthalten alle für die Luftfahrt relevanten Gefahren und haben zudem starken Einfluss auf einen effizienten Flugablauf. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher mesoskalige Phänomene von Gewittern näher untersucht, um deren

Intensität, Lebensdauer sowie Verlagerung abzuleiten und daraus resultierende Gefahren zu unterscheiden. Dadurch soll die Kurzfristvorhersage von Starkgewittern verbessert werden. Hierfür wird die Rolle der vertikalen Windscherung sowie deren Modifikation beleuchtet und es werden Schadensmeldungen, numerische Modelldaten sowie Wetterradardaten von Extremereignissen analysiert. Die Arbeit besteht aus 4 Publikationen sowie einem Anhang über

Österreich spezifische Gewitteranalysen.

Im ersten Artikel wird ein Fallbeispiel untersucht, indem das synoptische Umfeld sowie die mesokaligen Phänomene und deren Veränderungen im Vordergrund stehen. Nördlich der Alpen entstanden an einer der Kaltfront vorlaufenden Konvergenzlinie Superzellen, welche

anschließend als Gewitterkomplex mit Bogenechoformation weiter ostwärts zogen. Für die Entwicklung des Starkgewitters war die lokale Veränderung der bodennahen vertikalen Windscherung entscheidend.

Der zweite Artikel bietet einen breiteren Überblick, indem europaweite

Gewitterschadensmeldungen untersucht werden und den für diese Meldungen abgeleiteten Indizes aus Analysen numerischer Vorhersagemodelle gegenübergestellt werden. Mit Hilfe von Blitzortungsdaten wurden neben der Trennung der Gewittergefahrenelemente auch Ereignisse ohne hochreichende Konvektion selektiert.

Diese Trennung der in Starkgewittern enthaltenen Gefahrenmomente wird anhand neuer dual polarisierter Wetterradardaten im dritten Artikel weiter verfolgt. Hagelfälle aus Oklahoma werden mittels zwei simultan arbeitender Radare im C- und S-Frequenzband verglichen um Unterschiede in der Hageldiagnose zu erhalten. Polarisierte Messgrößen zeigen hier eine starke vertikale Abhängigkeit in Bezug auf die Nullgradgrenze, unterschiedlich für beide Wellenlängen und das Potential zur Hagelgrößenunterscheidung bzw. die Abgrenzung zwischen Hagel und Starkregen. Diese in den USA gewonnenen Ergebnisse werden folgend Hagelfällen von den in Österreich neu installierten polarisierten Wetterradaranlagen gegenübergestellt.

In der vierten Publikation wird anhand einer österreichischen Wetterradarklimatologie der starke Einfluss der vertikalen Windscherung sowie der atmosphärischen Labilität auf die räumliche Starkgewitterverteilung sowie die horizontale Ausdehnung einzelner konvektiver Systeme im komplexen Gelände der Alpen und Umgebung aufgezeigt. Zudem werden die regionalen Unterschiede im Tagesgang der Gewitter beleuchtet.

Zuletzt finden sich im Anhang Österreich spezifische vertikale Windscherungsanalysen sowie Gewitterbeispiele von polarimetrischen Doppler-Wetterradardaten.

Zusammenfassung (Englisch)

The focus of this work is the investigation and discrimination between different levels of thunderstorms severity. Severe thunderstorms have high impact on flight safety and efficiency for

air traffic management. To improve the diagnosis and the forecast of these events, the role of vertical wind shear, the local modification of the low level wind field and the occurrence of thunderstorms accompanied by severe weather hazards are analyzed by using weather radar data, numerical model data and severe storm reports.

The thesis consists of four articles complemented by an appendix about thunderstorms in Austria:

In the first article; severe thunderstorms in Austria and the surroundings are examined. A case study provides detailed insight into storm structures, synoptic settings and mesocale atmospheric conditions of the local environment, such as the formation of thunderstorms along the prefrontal convergence line or the vertical wind shear and their modification due to the Alps.

In the second article, a broader view results from analyzing new established European severe weather reports for the discrimination of different types of severe hazards using proximity thunderstorm indices derived from numerical model data. Additional, lightning data are used for the discrimination of severe, non-severe and no events.

In the third article, Oklahoma hail-bearing thunderstorms are examined by using two closely located polarimetric weather radars operating at S and C bands. Vertical profiles of polarimetric

variables show differences for both wavelength and potential for the discrimination of hail sizes. Results of this polarimetric hail signatures are compared to observations from new installed

Austrian polarized weather radar network.

The fourth article provides a climatology of severe storms gathered from Austrian weather radar network. The strong influence of deep-layer shear and instability on the spatial distribution,

the extent of severe storms and the regional differences in diurnal cycle have been investigated.

The appendix presents Austrian examples of thunderstorms. In the first part, the vertical wind shear is analyzed which favor the occurrence of severe storms. The second part shows examples of different thunderstorm related single- and dual-polarized Doppler weather radar signatures at C band.

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