AG Statistische Meteorologie

Prüfung der Eignung einer neuen hochaufgelösten Reanalyse für Verwendung in der Ausbreitungsrechnung

Betreuung: Prof. Dr. Henning Rust, Frank Kreienkamp (DWD)

Beschreibung: Für eine Immissionsprognose im Rahmen einer Ausbreitungsrechnung nach der TA Luft wird eine Übertragbarkeitsprüfung meteorologischer Daten benötigt. Hierbei wird geprüft welche naheliegende meteorologische Station für den zu untersuchenden Ort übertragbar /repräsentativ ist. Dieses erfolgt entsprechender der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 20 (Stand: März 2017). Alternativ zu Stationsdaten können auch die Ergebnisse von Reanalyse-Simulationen, von geostatistischen-Verfahren oder synthetische Zeitreihen genutzt werden. In diesem Rahmen stellen sind folgende Forschungsfragen: Sind alle Datengrundlagen gleichwertig nutzbar? Gibt es eine regional unterschiedliche Nutzbarkeit? Wenn ja, warum? Sind Model-Output-Statistik Methoden in der Lage die möglichen vorhandenen systematischen Abweichungen zu korrigieren? Wenn ja, wie? Für verschiedene Datensätze (s.u.) soll ein systematischer Vergleich für die mittlere Verteilung der Windrichtung und die Verteilung der Windgeschwindigkeiten (incl. Schwachwind) angestellt werden.

Grundlagen: Stationsdaten und Ergebnisse von Reanalyse-Simulationen (COSMO-HERTZ-Reanalyse 2.8 und 6 km), geostatistischen-Verfahren.

Vorraussetzungen: Kenntnisse in R, CDO, Unix/Linux und Freude an statistischer Auswertung.


Windmessung in der atmosphärischen Grenzschicht mittels UAV

Betreuung: Jens Grieger, Henning Rust

Beschreibung: In dieser Arbeit sollen die Möglichkeiten der Windmessung in der Grenzschicht mittels eines unbemannten Fluggerätes (UAV, Drohne) ausgelotet werden.  Hierzu gibt es zwei Ansatzpunkte: a) der Versatz des UAVs durch den horizontalen Wind wird mittels GPS registriert und darüber wird auf den Wind geschlossen; b) das UAV wird über einen festen Punkt auf dem Boden gehalten und über die intensität der automatischen Positionskorrektur soll auf den Wind geschlossen werden. Die Qualität der Messung wird über einen Vergleich des 100m Masts in Falkenberg bewertet. Eine oder beide Möglichkeiten der horizontalen Windmessung sollen in dieser Arbeit untersucht werden um Advektionsphänomene in der Grenzschicht zu studieren.

Grundlagen: UAV mit automatischer Positionskorrektur, ggf. offenen Hardware um die Intensität der Positinskorrektur auszulesen. Daten des 100m Masts in Falkenberg.

Voraussetzung: Kenntnisse in R und/oder Python, Unix/Linux und Freude an statistischer Auswertung und Spaß am Basteln und Fliegen des UAVs.


Messung meteorologischer Parameter in der Grenzschicht mit UAV

Betreuung: Jens Grieger, Henning Rust

Beschreibung: In dieser Arbeit sollen die Möglichkeiten der Messung verschiedener atmosphärischer Parameter in der Grenzschicht mittels UAV ausgelotet werden, wie beispielsweise Temperatur, Feuchte und Druck. Als Vergleich für die Messungen sollen die UAV Flüge u.a. unmittelbar vor und nach Radiosondenaufstiegen in Lindenberg durchgeführt werden. Teil der Arbeit ist auch die Konfiguration der Messplattform bestehend aus verschiedenen Sensortypen und einem Einplatinenkomputer. Lässt sich mittels eines solchen Messaufbaus die Stabilität der Grenzschicht analysieren?

Grundlage: UAV mit automatischer Positionskorrektur und Sensoren sowie Einplatinencomputer für die Messung und Registrierung von Daten. Daten des 100m Masts in Falkenberg und Radiosondenaufstiege von Lindenberg.

Voraussetzung: Kenntnisse in R und/oder Python, Unix/Linux und Freude an statistischer Auswertung und Spaß am Basteln mit Einplatinencomputern (Raspberry Pi) und Fliegen des UAVs.


Identifizierung und Verfolgung konvektiver Strukturen in Reanalysedaten mit Hilfe visueller Datenanalyse Beschreibung

Betreuung: Dr. Annette Müller, Prof. Dr. Henning Rust

Beschreibung: siehe AG Theoretische Meteorologie


Variabilität in der Andauer von Wetterlagen

Betreuung: Henning Rust, Ko-Betreut vom DWD

Beschreibung: In Zusammenarbeit mit dem DWD soll die Frage erörtert werden, ob sich die Andauer gewisser Wetterlagen in den letzten Jahrzenten geändert hat. Diese Wetterlagen werden entweder aus Reanalysedaten identifiziert und/oder es wird auf vorliegende Datensätze zu den Wetterlagen zurückgegriffen. Die Modellierung der Andauern soll mit verallgemeinerten linearen Modellen erfolgen.

Grundlagen: Reanalysedatensatz und Algorithmus zur Identifikation von Wetterlagen, alternativ ein Datensatz mit identifizierte Wetterlagen. Verallgemeinerte lineare Modelle (GLM) zur Modellierung der Andauern.

Vorraussetzungen: Kenntnisse in R und/oder Python, Unix/Linux und Freude an statistischer Modellierung.


Detektion von ColdPools mittels Temperatur- und Druckgradienten

Betreuung: Henning Rust, Martin Göber

Beschreibung: Bei Gewittern führt der fallende Niederschlag zu einer Abkühlung von Luft, die sich am Boden sammelt. Diese sogenannten Cold-Pools sind aus Simulationen bekannt und sollen im Rahmen der Messkampagne FESSTVaL 220 erstmal gemessen werden. Dazu gibt es etwa 250 Geräte in der Nähe von Lindenberg die Temperatur und Druck messen. Aus diesen vielen Stationen soll mittels räumlicher Statistik ein Temperatur- und Druckfeld geschätzt werden und Cold Pools, sowie deren Entstehung visualisiert werden. Zur Vorbereitung der Messkampagne soll anhand von Pseudomessungen aus Simlationen optimale Aufstellorte der Stationen ermittelt werden.

Grundlagen: Es existieren Hochaufgelöste Simulationen von Cold Pools. Räumliche statistische Modellierung basierend auf Gaußschen Prozessen (Kriging).

Vorraussetzungen: Kenntnisse in R und/oder Python, Unix/Linux und Freude an statistischer Modellierung.


Statistische Modellierung von Sturmschäden in deutschen Landkreisena

Betreuung: Henning Rust, Nico Becker

Projektanbindung: WEXICOM

Beschreibung: In einem bereits existierenden probabilistischen Sturmschadenmodell (Pardowitz et al. 2016) werden Schadensätze (versicherter Schaden / versicherte Werte) in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit betrachtet. Eine weitere Größe zur Beschreibung von Sturmschäden ist die Schadenhäufigkeit (Anzahl betroffener Verträge / Gesamtzahl der Verträge), die allerdings bisher nicht genauer untersucht wurde. Im ersten Schritt dieser Arbeit wird der Zusammenhang zwischen Schadensatz und Schadenhäufigkeit untersuch. Im zweiten Schritt wird ein statistisches Modell für Schadenhäufigkeiten in deutschen Landkreisen entwickelt.

Grundlagen: Versicherungsdaten von Gesamtverband Deutscher Versicherungsunternehmen, Reanalysen, ECMWF-Ensemblevorhersagen.

Vorraussetzungen: Kenntnisse in R und Freude an statistischer Auswertung.



Statistische Modellierung von Verkehrsunfällen in deutschen Landkreisena

Betreuung: Henning Rust, Nico Becker

Projektanbindung: WEXICOM

Beschreibung: In einem bereits existierenden statistischen Modell für Wahrscheinlickeiten wetterbedingter Verkehrsunfälle werden Unfalldaten aus Polizeiberichten mit verschiedenen Wetterparametern (Niederschlag und Temperatur) in Verbindung gebracht. Ein wichtiger Parameter zur Beschreibung der Unfallhäufigkeit, die Verkehrsdichte, wird auf Grund von unzureichender Datenverfügbarkeit bisher nicht mit berücksichtigt. Ziel dieser Arbeit ist es, für ausgewählte Landkreise verfügbare Verkehrsmessungen in das Unfallmodell zu integrieren. In einem zweiten Schritt soll gestestet werden, ob das Hinzufügen weiterer Wetterparameter (z.B. Wind, blendende Sonne,...) zu einer Verbesserung des Modells führt.

Grundlagen: Polizeiberichte zu schweren Verkehrsunfällen in Deutschland, Reanalysen, Radar-Produkte.

Vorraussetzungen: Kenntnisse in R und Freude an statistischer Auswertung.