Quantifizierung von Unsicherheiten in regionalen und globalen atmosphärischen Ausbreitungsmodellen

Die Quantifizierung von Unsicherheiten ist dabei, ein wesentliches Thema in der Meteo-rologie zu werden. In der Wettervorhersage wurde sie bereits in der Form der Ensemble-vorhersagen operationell verwirklicht. In der Umweltmeteorologie sind nur allgemeine Untersuchungen der Modellgenauigkeit üblich. Dieses Projekt zielt darauf, die Unsicher-heit von regionalen und globalen Ausbreitungsrechungen in der Atmosphäre mittels La-grangescher Partikel-Dispersionsmodelle zu quantifizieren. Wahrscheinliche Fehler sol-len jedem Ergebniselement angefügt werden, wie etwa Konzentrationen von Spurenbe-standteilen der Atmosphäre oder Quell-Rezeptor-Beziehungen. Als die beiden Hauptbei-träge zum Simulationsfehler werden Interpolationsfehler für den Wind und andere me-teorologische Grössen und Fehler in den analysierten Windfeldern, die als Input dienen, betrachtet. Der Interpolationsfehler soll mit zwei verschiedenen Methoden geschätzt werden, indem Vorwärts- und Rückwärtsrechnungen miteinander verglichen werden, oder indem der Interpolationsfehler aus einer künstlich vergröberten Auflösung betrach-tet wird. Beides wird mit sehr fein aufgelösten Feldern verglichen, die mit einem meteoro-logischen Modell (MM5, mit Nudging an die Analyse) erzeugt werden sollen. Die Auswir-kung von Analysefehlern auf eine Transportrechnung kann untersucht werden, indem die Analysen verschiedener meteorologischer Zentren berücksichtigt werden, oder indem die Struktur des sog. Hintergrundanalysenfehlers verwendet wird, der von den meteoro-logischen Vorhersagezentren für ihre Datenassimilation mittels drei- oder vierdimensio-naler Variationsanalyse bestimmt wird. Eine Hauptanwendung der Ergebnisse ist die in-verse Modellierung, die Bestimmung der Quellen (oder die Verbesserung eines a priori Wissens) für atmosphärische Spurenstoffe aus Messungen. Die detaillierte Kenntnis der Fehler in den Quell-Rezeptor-Beziehungen wird die Ergebnisse der Inversion nicht nur verbessern, sondern auch die Quantifizierung ihrer Fehler ermöglichen. Solche Verfah-ren werden in eine früher entwickelte Inversionmethodik implementiert werden. Die Pro-jektergebnisse werden für Gebiete wie die Untersuchung des Schadstoff-Ferntransports, die bessere Bestimmung der Emissionen von Treibhausgasen und Luftschadstoffen, und die Überwachung des Umfassenden Atomteststopp-Abkommens nützlich sein.