Der Einfluss von Cold Pools auf die Auslösung von Konvektion

Der Einfluss von Cold Pools auf die Auslösung von Konvektion

Konvektive Cold Pools sind kalte, schwere Luftmassen, die durch Niederschlags-bedingte Abwinde entstehen. Verdunstung von Niederschlag unterhalb der Wolke kühlt die Luft ab und beschleunigt dadurch die Abwinde nach unten. Wenn diese kalte Luft auf den Boden auftritt, breitet sie sich kreisförmig aus, wodurch Böenfronten entstehen und häufig neue Konvektion (Gewitter) ausgelöst wird. Dadurch sind Cold Pools vor Allem für die Organisation von Konvektion entscheidend, so wie für die Auslösung von Konvektion am Nachmittag und Abend. Numerische Wettervorhersage-Modelle (speziell sog. Konvektions-erlaubende Modelle) können solche Cold Pools jedoch oft nicht ausreichend gut darstellen können.
Um genauer zu verstehen, welche Aspekte der Cold Pools magelhaft dargestellt werden, verwenden wir hochauflösende Simulationen um Cold Pools, Cold Pool Ränder und ausgelöste Konvektion zu identifizieren. Dabei stellen wir fest, dass Cold Pools in Simulationen mit niedrierer Auflösung häufiger, kleiner und weniger intensiv sind und schwächere Böenfronten aufweisen. Wir verwenden einen lineare Kausalitätsanalyse, um verschiedene indirekte Effekte zu quantifizieren. Dabei finden wir einen dominierenden Effekt (RGP): Durch die Reduzierung der Gittergrößen wird der aufwärts-gerichtete Massenfluss an der Böenfront reduziert, was zu geringeren Wahrscheinlichkeiten für die Konvektionsauslösung führt.
Basierend auf dem gewonnenem Verständnis kann nun eine entsprechende Cold Pool Parametrisierung entwickelt werden, um die identifizierten Probleme im Modell zu beheben.

Reference
Hirt, M., Craig, G.C., Schäfer, S.A.K., Savre, J. and Heinze, R. (2020), Cold pool driven convective initiation: using causal graph analysis to determine what convection permitting models are missing. Q J R Meteorol Soc. doi:10.1002/qj.3788