Ensemblegröße

Wie schon in Kapitel 4.4 niedergelegt ist, wird die Abhängigkeit des Vorhersagefehlers von der Ensemblegröße für beide Modelle A und B durch eine Zugbahnadaption gemäß (30) untersucht. Die Ensemblegrößen werden mit N_E=4 beginnend in Schritten von N_E=2 erhöht und der Vorhersagefehler über den Verifikationszeitraum (Großkreisfehler zwischen Beobachtung und Vorhersage) bestimmt. Leith (1974) hat festgestellt, daß bei Ensemblevorhersagen aus Monte-Carlo-Versuchen eine Ensemblegröße von N_E=8 als optimal zu betrachten ist, da eine Ensemblevergrößerung über 8 hinaus keine nennenswerte Verbesserung mehr bringt. Insofern stellte sich die Frage, ob dieses Ergebnis auch auf die Ensemblebildung durch das Analogprogramm übertragbar ist.

Die Ergebnisse sind in Abbildung 10 (absoluter Fehler) und Abbildung 11 (Skill) dargestellt. Außer bei der 72-Stunden-Vorhersage ergibt sich für Modell B ein durchgehend niedrigerer Fehler (Abbildung 10). Wie aus der Abbildung des Skills hervorgeht, beträgt der Unterschied zwischen den minimalen Fehlern über den gesamten Vorhersagezeitraum jeweils weniger als 1%. Beide Modelle zeigen über den gesamten Vorhersagezeitraum einen größeren Fehler als CLIPER, die absolute Differenz zwischen bestem Analog-Ergebnis und CLIPER wächst von ca. 7 Kilometern nach 12 Stunden auf etwa 20 Kilometer nach 72 Stunden. Relativ betrachtet sinkt die Differenz dagegen mit zunehmender Vorhersagezeit: beträgt der Skill nach 12 Stunden noch r=-10%, so nimmt er auf etwa -2% nach 72 Stunden ab. Bei Modell A nimmt der Fehler im kurzfristigen Vorhersagezeitraum (bis 48 Stunden) bis zu einer Ensemblegröße von N_E=18 ab, wobei der relative Gewinn mit zunehmender Vorhersagezeit kleiner wird. Für die späteren Vorhersagen von 60 und 72 Stunden finden sich nahezu identische Ergebnisse ab N_E=8. Etwas anders sieht das Ergebnis für Modell B aus. Der minimale Vorhersagefehler verschiebt sich mit zunehmender Vorhersagezeit hin zu größeren Ensemblen: liegt der minimale Fehler nach 12 Stunden noch bei einer Ensemblegröße von N_E=14 um nur 0.8% über demjenigen des Ensembles mit 8 Mitgliedern, so erreicht die 72-Stunden-Vorhersage bei einer Ensemblegröße von N_E=20 ihr Minimum, fast 1.5% besser als die Referenzvorhersage von N_E=8.

Der Unterschied zwischen den beiden Modellen hat sich als so gering herausgestellt, daß für die weiteren Untersuchungen trotz des geringfügig höheren Fehlers auf das Modell A mit einer Ensemblegröße von N_E=18 zurückgegriffen wird, weil beim Modell B keine eindeutig "optimale" Größe zu finden ist. Dies erleichtert auch die Interpretation der adaptierten Gewichte, da die Komponenten des Modells A anschaulicher darzustellen sind.

Abb. 10: Absoluter Fehler der untersuchten Modelle in Abhängigkeit von der Ensemblegröße N_E für verschiedene Vorhersagezeitschritte: (a) 12, (b) 24, (c) 36, (d) 48, (e) 60, (f) 72 Stunden

Abb. 11: Skill der beiden untersuchten Modelle gegen CLIPER (=Nullachse) in Abhängigkeit von der Ensemblegröße N_E für verschiedene Vorhersagezeitschritte: (a) Modell A und (b) Modell B

Zeitpunktadaption

Mit dem als "optimal" gefundenen Modell A mit einer Ensemblegröße von N_E=18 wird untersucht, inwieweit eine nach Vorhersagezeitpunkten oder Komponenten getrennte Adaption das Ergebnis verändert. Diese Untersuchungen werden mit einem erhöhten N_A=N_E+2 durchgeführt, daher sind die Ergebnisse des integrierten Modells etwas verschieden von den vorher erhaltenen Fehlern bei der Ensemblegrößenuntersuchung.

Die Aufteilung nach der Zeit erfolgt durch sechsfache Adaption mit (31) für die gewünschten Vorhersagezeitpunkte (12 bis 72 Stunden). Aus der Darstellung des absoluten Fehlers (Abbildung 12a) ist kein Unterschied zwischen zeitlich einzelner und integrierter Vorhersage zu erkennen, jedoch zeigt die zeitliche Auftragung des Skills gegen die Zeit (Abbildung 13) eine deutliche Verbesserung der Einzelvorhersage im Kurzfristbereich. Die Vorhersage nach 12 Stunden weist einen um etwa 5% geringeren Fehler als bei integrierter Adaption auf, womit die Differenz zu CLIPER halbiert wurde. Schon nach 36 Stunden hat sich der Unterschied jedoch auf weniger als 1 Prozentpunkt verringert, und ab 48 Stunden Vorhersage ist kein meßbarer Unterschied mehr ersichtlich. Damit wird deutlich, daß bei der integrierten Adaption die größeren Fehler der späteren Vorhersagezeiten stärker ins Gewicht fallen. Aus den Gewichten selbst ist dies nicht zwangsläufig zu ersehen, wie zum Beispiel an der zeitlichen Entwicklung des Gewichtes der Windkomponente (Abbildung 7) deutlich wird. Das Gewicht, das bei der integrierten Adaption erreicht wird, ist nahezu exakt der Mittelwert der bei den zeitlich getrennten Adaptionen erzielten Werte (5.82 % bei integrierter Adaption gegenüber 5.78 % im Mittel).

Deutlich fällt der Unterschied zwischen integrierter und zonal-meridional getrennter Adaption aus. Abbildung 12b zeigt den absoluten Fehler, Abbildung 13 den Skill gegen CLIPER. Man erkennt, daß die zonal-meridional getrennte Vorhersage einen um mindestens 3% höheren Fehler als bei integrierter Adaption ergibt. Hier liegt der Grund in der Dynamik der tropischen Zyklonen. Die zeitliche Entwicklung eines Sturmes hängt von der exakten Position ab, nicht aber nur von Länge oder Breite.

Abb. 12: Zeitliche Fehlerentwicklung für verschiedene Adaptionsmöglichkeiten von Modell A; N_E=18, N_A=20; (a) gesamt-integrierte (30) und Zeitpunkt-Adaption (31); (b) gesamt-integrierte und zonal/meridional getrennte Adaption (32)

Abb. 13: Wie Abbildung 12, aber Skill gegen CLIPER (=Nullachse)

Gewichte

Betrachtet man die durch die Adaption erlangten Gewichte (Abbildung 14), so fallen sofort die zonale und meridionale Verschiebung (Komponenten 3 und 4, vergleiche Tabelle 7) der letzten 6 Stunden als die dominierenden Komponenten auf. Zusammen machen sie fast 40% des Abstandes aus, gefolgt von der Persistenz 6 Stunden zuvor. Beachtenswert ist, daß die Gewichte der Längen 12 Stunden vor dem Referenzzeitpunkt ihr Minimum haben, nicht aber wie bei den Breiten zu Beginn des Trajektorienstückes. Ebenso wird die Bewegung von 24 bis 18 Stunden vor der Referenzzeit höher gewichtet als die Bewegung 6 Stunden später. Das deutet darauf hin, daß die Einzelheiten der Struktur der Trajektorienstücke für die zukünftige Entwicklung der Zugbahn nur eine untergeordnete Rolle spielen. Wichtiger scheint neben der aktuellen Zugrichtung vor allem die großskalige Bewegung über die letzten 24 Stunden zu sein. Ebenso wird deutlich, daß die Position der Zyklone einen sehr viel geringeren Einfluß auf die Zugbahn als die Persistenz hat. Das Klima geht vor allem durch die Wind- und Zeitkomponente (Komponenten 19 und 20) ein, die Position dagegen wird selbst zur Referenzzeit weniger stark gewichtet als die "unwichtigste" Verschiebung.

Abb. 14: "Optimale" Gewichte der 20 Komponenten für Modell A, Ensemblegröße 18; zur Bedeutung der Komponenten vergleiche Tabelle 7; waagerechte Hilfslinie stellt euklidisches Gewicht (20 Komponenten) dar

Abb. 15: Zeitliche Entwicklung der Gewichte der einzelnen Komponenten (1-20) von Modell A bei getrennter Adaption für verschiedene Vorhersagezeitpunkte

Wird die zeitliche Entwicklung der Gewichte, wie sie bei der nach Vorhersagezeitpunkten getrennten Adaption erzielt wird (Abbildung 15), betrachtet, so fällt auf, daß die Persistenzkomponenten in den 12 Stunden vor der Referenz an Gewicht verlieren. Dafür steigt der klimatologische Einfluß (Position, Intensität und Jahreszeit) mit zunehmender Vorhersagezeit. Das entspricht genau den Erkenntnissen, die zum Beispiel in die Persistenzkorrektur von HURRAN eingeflossen sind: in der kurzfristigen Entwicklung sind tropische Zyklonen von der Persistenz dominiert, mittelfristig jedoch mehr vom Klima. Für längerfristige Prognosen müssen dann dynamische Einflüsse betrachtet werden (Leslie et al., 1992).

Vergleich mit CLIPER

Der Vergleich des Analogmodells mit CLIPER zeigt einen einheitlich negativen Skill (vergleiche die Abbildungen 8a, 11 und 13) für alle Modellspezifikationen. Im günstigsten untersuchten Fall (Zeitpunktadaption von Modell A mit einer Ensemblegröße von N_E=18) liegt er durchgehend bei -5%, mit Abweichungen von etwa ±1.5%. Auch unter Einbeziehung der in Kapitel Kapitel 4.3 gefundenen Möglichkeiten zur Ergebnisverbesserung (bis zu 1% durch eine optimale Wahl der Lernsetgröße und der Adaptionsgröße N_A) kann keine Vorzeichenumkehr erwartet werden.

Die Ursache für diese - wenn auch leichte - Überlegenheit von CLIPER ist schwer an bestimmten Gründen festzumachen. Auch das Analogmodell HURRAN zeigt einen Skill gegen CLIPER mit Werten zwischen -5% und -10% (Neumann und Pelissier, 1981 a). Schon diese Arbeit nennt die Verbesserung von CLIPER gegen HURRAN "überraschend", da CLIPER ursprünglich nur als Ergänzung zu HURRAN bei schlecht vorhersagbaren Situationen gedacht war. Wie die Betrachtung von einzelnen Vorhersagen (zum Beispiel die unten folgenden) zeigt, ist das Regressionsmodell offenbar besser in der Lage, die Richtungspersistenz der Zylonen zu beschreiben. Sowohl bei den Vorhersagen von Hurrikan ANDREW wie auch bei HUGO ist zu erkennen, daß das Analogmodell mehr als CLIPER zu einer antizyklonal gekrümmten Vorhersage tendiert, unabhängig vom Verlauf der Zyklone. Vermutlich ist dies mit der Trennung der Persistenz in zwei Komponenten, x und y, zu erklären. Eine Verbesserung könnte unter Umständen erreicht werden, indem die Persistenz durch die Zugrichtung (nach der Kompaßrose) und die Geschwindigkeit dargestellt wird. Allerdings tritt hier das Problem einer zyklischen Variablen auf, das weder Adaptions- noch Prognoseteil ohne erheblichen Aufwand lösen können. Das Programm muß erkennen, daß Kompaßkurse von 0° und 360° identisch sind. Insbesondere Trajektorien, die sehr stark gekrümmt sind und/oder über 0° hinausdrehen, sind nur schwer zu behandeln. Aus diesem Grund wird dieser Ansatz in der vorliegenden Arbeit nicht weiter behandelt.

Fehlerabschätzung

Einer der wesentlichen Vorteile von Ensemblevorhersagen ist die Möglichkeit einer Abschätzung des Fehlers der Vorhersage. Dieses kann auf verschiedene Weise geschehen. Bei der Positionsvorhersage wird eine Anzahl von x- und y-Koordinaten bestimmt, aus denen zum Beispiel durch ungewichtete Mittelung die Prognose ermittelt wird. Hope und Neumann (1970) berechnen aus der Verteilung der x und y, genauer aus Standardabweichung und Varianz der Koordinaten sowie des Korrelationskoeffizienten zwischen ihnen, eine Wahrscheinlichkeits-Ellipse. Diese schließt eine Fläche ein, innerhalb derer die Zyklone mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zum Vorhersagezeitpunkt liegen wird.

Einen direkten Versuch, den Fehler aus der Varianz der Ensembleverteilung zu berechnen, machen Fraedrich und Ziehmann (1994). Sie stellen Ensemblevarianz und mittleren quadratischen Ensemblefehler gegenüber und über eine lineare Regression einen Zusammenhang zwischen den beiden Größen her. Bei der Ensemblebildung durch eine feste Anzahl von Analoga wird neben der Ensemblevarianz auch der mittlere Abstand der Analoga gemäß der verwendeten Metrik eingehen. Darüber hinaus hat Neumann (1981) einen Zusammenhang zwischen dem gemachtem CLIPER-Fehler und, unter anderem, der mittleren geographischen Länge der Sturmpositionen einer Saison gefunden. Aus diesem Grund wird für das vorliegende Analogmodell eine Fehlerabschätzung mit der Standardabweichung des Großkreisfehlers der Ensemblemitglieder um den Mittelwert (also der Streuung), dem mittleren Abstand der Analoga sowie der aktuellen Position (Länge und Breite) durchgeführt. Die 4 Größen werden hierzu optimal kombiniert. Dies erfordert einen zum Adaptions- und Verifikationszeitraum unabhängigen Datensatz. Hierzu wird in Analogie zu der in Kapitel 5 gemachten Kombination zweier Vorhersagen die Adaption auf den Zeitraum bis einschließlich 1970 beschränkt und mit den Vorhersagen der Jahre 1971 bis 1988 die Regressionsbeziehung zwischen den Variablen bestimmt. Der Zeitraum 1989 bis 1996 dient wiederum zur Verifikation.

Die Größen, die den Fehler bestimmen, werden über die Regressionsgleichung

(34)

miteinander verknüpft, wobei F_E der erwartete Fehler, die Standardabweichung der Großkreisentfernung der Analoga zur Prognose, der mittleren Abstand der N_E Analoga zur Referenz und x bzw. y die geographische Länge bzw. Breite ist. Die Koeffizienten für die betrachteten Vorhersagezeitschritte, wie sie aus den Vorhersagen des Zeitraumes 1971 bis 1988 bestimmt werden, finden sich in Tabelle 13.

Die Korrelationskoeffizienten zwischen erwartetem und beobachtetem Fehler für alle Vorhersagezeitpunkte weisen nahezu keine Abweichungen zwischen abhängigem und unabhängigem Datensatz auf, was auf stabile Koeffizienten a₁ bis a₅ schließen läßt. Die Korrelationen liegen bei 53.5% nach 12 Stunden, nehmen auf rund 52% nach 24 Stunden und etwa 45% nach 72 Stunden ab. Fraedrich und Ziehmann (1994) sehen eine Korrelation von 50% und weniger zwischen Variable und Fehler als nicht hinreichend zur Fehlerbestimmung an. Im vorliegenden Fall wird daher der erwartete Fehler zur Bildung von Wahrscheinlichkeitskreisen um die vorhergesagte Position genutzt.

Betrachtet man nämlich die Verteilung der relativen Abweichung R_F

(35)

zwischen errechnetem Fehler F_E und beobachtetem Fehler F_B, so findet man große Ähnlichkeiten zwischen den Vorhersagezeitpunkten. Die Summenhäufigkeiten von R_F über den abhängigen Datensatz (1971 - 1988) sind in Abbildung 16a (24 Stunden) und 16c (72 Stunden) dargestellt. Es wird deutlich, daß nach 24 Stunden 55% aller Vorhersagen ein negatives R_F, demnach also einen geringeren Fehler als vorgesagt aufweisen. Für die 72-Stunden-Vorhersage liegt dieser Wert sogar bei etwa 57.5 %. Weiterhin lassen sich so Entfernungen von der vorhergesagten Position berechnen, innerhalb derer die Zyklone mit Wahrscheinlichkeiten von 90% oder 95% beobachtet wird. Für die 24-Stunden-Vorhersage finden sich Werte von R_F=0.9 ^[12] bzw. R_F=1.1. Aus der Definition von R_F läßt sich so bestimmen, daß die Zyklone mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% um nicht mehr als das 1.9-fache (bei 95% um nicht mehr als das 2.1-fache) von dem vorhergesagten Fehler abweicht. Die Werte nach 72 Stunden werden aus Abbildung 16c bei 1.8 F_E (für den 90%-Kreis) bzw. 2.1 F_E (95%) erwartet.

Die Verteilungen, die sich aus den unabhängigen Vorhersagen ergeben, sind sehr ähnlich (Abbildung 16b und 16d) zu denjenigen der abhängigen Prognosen. Demnach zeigen nach 24 Stunden tatsächlich 55% der Vorhersagen einen geringeren Fehler als mit (34) berechnet. In den 90%-Kreis fallen etwa 89.5%, in den 95%-Kreis knapp 92.5% aller Vorhersagen. Nach 72 Stunden ist R_F zwar nur für etwa 55% der Vorhersagen negativ (gegenüber 57.5% wie erwartet), dafür erreichen über 89.75 % der Prognosen den 90%-Kreis und etwa 94.9% den 95%-Kreis. Das sind lediglich 4 bzw. 2 von 1566 Prognosen, die zum Erwartungswert fehlen.

Abb. 16: Summenhäufigkeit der relativen Abweichung R_F zwischen berechnetem Fehler F_E gemäß (34) und zugehöriger Beobachtung F_B für (a) 24-Stunden-Vorhersage, abhängiger Datensatz 1971 - 1988; (b) 24-Stunden-Vorhersage, unabhängiger Datensatz 1989 - 1996; (c) 72-Stunden-Vorhersage, abhängiger Datensatz; (d) 72-Stunden-Vorhersage, unabhängiger Datensatz; Balkenbreite 0.1

Fehlerverteilung

Der vom Analogmodell gemachte Vorhersagefehler ist im Bassin nicht gleichmäßig verteilt (Abbildung 17), sondern nimmt von Süden nach Nordosten hin zu. Ebenso finden sich Zunahmen des Vorhersagefehlers über Landmassen und dem Golf von Mexiko, die mit den dort auftretenden häufigen Abweichungen von der durchschnittlichen atlantischen Zyklone zu erklären sind. Im Mittel liegt die unabhängige Vorhersage des Analogmodells nach 24 (72) Stunden um 17 (38) km zu weit westlich und um 10 (60) km zu weit nördlich, was in der Tendenz dem CLIPER-Fehler bei unabhängigen Vorhersagen entspricht (Neumann und Pelissier, 1981 b).

Abb. 17: Über den Verifikationszeitraum gemittelte Großkreisentfernung zwischen 24-Stunden-Vorhersage und zugehöriger Beobachtung, gemessen am Ort der Beobachtung (+), gemittelt über Gebiete von 5° x 5°^[13]

Anhand mehrerer Vorhersagen wird das typische Verhalten des Analogmodells in der Prognose dargestellt. Hierfür werden die Hurrikane ANDREW (1992) und HUGO (1989) betrachtet. Diese beiden sind als die bisher teuersten Wirbelstürme in den USA bekannt geworden und entsprechend gut dokumentiert. Die Abbildungen zeigen die Vorhersagetracks von Analog und CLIPER sowie die zugehörige Beobachtung im 12-Stunden-Takt bis einschließlich 72 Stunden und die Positionen des Tracks 12 und 24 Stunden vor der aktuellen Position. Auf eine Darstellung der Wahrscheinlichkeitskreise wird hier aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet, die Werte finden sich in den begleitenden Texten. Ebenso werden die Analoga nicht dargestellt. Die Analog-Vorhersagen sind die im Kapitel 5 gemachten Prognosen, die auch zur Kombination mit CLIPER sowie zur Fehlerabschätzung genutzt werden.

Abb. 18: ANDREW am 21. August 1992, 1200 UTC

Der Hurrikan ANDREW taucht erstmalig am 16. August 1992 in dem Datensatz auf, um 1800 UTC wird die Position eines tropischen Tiefdruckgebietes vor der afrikanischen Westküste festgehalten. 18 Stunden später erreicht das System Sturmstärke und erhält den Namen ANDREW. Bis zum 20. August zieht der Sturm über den Atlantik, wird aber von einer vertikalen Scherung an der Intensivierung gehindert. Am Morgen des 21.8.1992 bildet sich in der Höhe eine Hochdruckzelle nahe der amerikanischen Küste, unmittelbar nördlich von ANDREW. Dadurch wird der Sturm nach Westen abgelenkt (Abbildung 18) und die Scherung beseitigt, so daß sich der Sturm verstärken kann. Am 22.8. um 0600 UTC wird ANDREW als Hurrikan registriert. Innerhalb von 36 Stunden fällt der Kerndruck um 72 hPa auf minimal 922 hPa, ANDREW ist ein Hurrikan der Stärke 5. In der Nacht vom 23. auf den 24. August überquert der Sturm die Bahamas und bringt eine fast 8 Meter hohe Flutwelle mit sich. Über den Inseln schwächt er sich auf Stärke 4 ab. Gegen 0900 UTC trifft der Wirbel auf die Küste von Florida. Windgeschwindigkeiten von 125 Knoten im Minutenmittel und Böen von 150 Knoten richten zusammen mit einer 5 Meter hohen Flutwelle einen Schaden von etwa 25 Milliarden US-$ an. Innerhalb von 4 Stunden erreicht ANDREW als Stärke 3-Hurrikan den Golf von Mexiko und beginnt langsam Richtung Nordwesten einzudrehen (Abbildungen 19 und 20). Das über dem Atlantik gelegene Hochdruckgebiet vertieft sich und bildet einen Trog in Richtung Süd-Westen. Dieser lenkt den Sturm in Richtung Norden und am 26.8. um 0830 UTC an die Küste von Louisiana. Über dem Festland schwächt sich der Sturm schnell ab, innerhalb von 10 Stunden hat das System nur noch Sturmstärke, weitere 2 Stunden darauf ist es nur noch als Tiefdruckgebiet registriert. Insgesamt werden 2.5 Mio. Menschen evakuiert, 250000 werden obdachlos, 40 sterben. Der gesamte Schaden wird auf etwa 40 Milliarden US-$ geschätzt.

Vorhergesagt werden drei Zustände des Sturmes. Der erste ist die Situation am 21.8.1992 mittags, als der Sturm auf das Hochdruckgebiet stößt und nach Westen abgelenkt wird (Abbildung 18). Weder CLIPER noch das Analogmodell sind in der Lage, diese Entwicklung vorauszusehen, da ihnen die synoptische Information fehlt. Beide sagen ein Abdrehen nach Nord-Osten und eine zu kleine Geschwindigkeit vorher. Hier interessiert vor allem die 72-Stunden-Vorhersage, da der Landfall in Florida etwa 70 Stunden später stattfindet. Die Großkreisfehler liegen bei 1349 km beim Analogmodell und 1410 km bei CLIPER. Aufgrund der synoptischen Information kann die vorhergesagte Richtung bereits jetzt als nicht korrekt angegeben werden. Der erwartete Fehler des Analogmodells aufgrund der Streuung der Analoga wird zu 646 km errechnet. Damit liegt die tatsächliche Position gerade eben innerhalb des 95% Kreises, der in 1357 km Entfernung von der vorhergesagten Position liegt.

24 Stunden vor dem Landfall (Abbildung 19) folgt der Sturm im wesentlichen einer reinen Persistenzbahn. Das Analogmodell sagt wiederum ein anti-zyklonales Eindrehen voraus, während CLIPER die Track-Richtung sehr gut trifft. Jedoch ist die vorhergesagte Geschwindigkeit zu gering. So verfehlt CLIPER den Ort des Landfalls um nur 46 km (die Abweichung von der Zugbahn ist noch wesentlich geringer, allerdings wird hier nicht zwischen Cross-Track- und Along-Track-Fehlern unterschieden). Das Analogmodell hat einen absoluten Fehler von 286 km (wiederum nur in der absoluten Position, nicht in der Zugbahn). Erwartet worden waren 212 km. Damit liegt der beobachtete Ort etwa auf halber Strecke zwischen 55%-Kreis und 90% Kreis (bei 404 km). Der Landfall in Louisiana erfolgte fast exakt 72 Stunden nach dieser Vorhersage. Bei erwarteten 690 km Abweichung lag der Analog-Fehler mit 789 km deutlich innerhalb des 90%- Kreises (1242 km), der CLIPER-Fehler erreichte 521 km.

Vergleicht man die Abbildungen 19 und 20, so fällt auf, daß CLIPER sehr viel besser in der Lage ist, die Struktur der Zugbahn vorherzusagen. In beiden Fällen stimmt nur die vorhergesagte Geschwindigkeit nicht mit der tatsächlichen überein. Das Analogmodell ist nicht in der Lage, das scharfe Eindrehen am Ende der Vorhersagezeit zu simulieren. Hier macht sich der Nachteil der Ensemblevorhersage bemerkbar. Scharfe Änderungen in der Bewegungsrichtung werden herausgemittelt.

Abbildung 21 zeigt den Verlauf des Hurrikans HUGO in der Zeit vom 18. September 1989 bis zu seinem Absterben am 25. September. Eingetragen sind jeweils die Vorhersagen um 0600 UTC vom 19., 20., 21. und 22.9.1989. Am 19.9. prognostizieren sowohl das Analogmodell wie auch CLIPER ein Eindrehen nach Nord-Osten. Den Landfall 72 Stunden später sagen beide Modelle nicht vorher. Der Grund liegt wie bei ANDREW in der synoptischen Umgebung. Unmittelbar in Zugrichtung befindet sich ein Hochdruckgebiet, über Florida ein Tief. Beide zusammen sorgen für die Krümmung der Zugbahn nach links, die den Sturm über die Küste von South-Carolina führt. Der Fehler bei dieser 72-Stunden-Vorhersage liegt bei 1228 km (Analog) bzw. 1233 km (CLIPER). Aufgrund der Ensemblestreuung werden 731 km erwartet, damit liegt die Beobachtung innerhalb des 90%-Kreises (1315 km) um die Prognose. In den folgenden Vorhersagen zeigt sich das Beharren des Analogprogramms auf dem Einkurven. CLIPER dagegen reagiert zumindest im Kurzfristbereich sehr viel deutlicher auf die Änderung der Zugrichtung und -geschwindigkeit. 24 Stunden vor dem Landfall liegt der entsprechende Vorhersagefehler bei 403 km gegenüber 259 km bei CLIPER. Bei einem erwarteten Fehler von 195 km liegt die Beobachtung gerade noch im 95%-Kreis (408 km).

Abb. 19: ANDREW, 23. August 1992, 1200 UTC

Abb. 20: ANDREW, 23. August 1992, 1800 UTC

Abb. 21: HUGO, Zugbahn ab 18. September 1989, 0600 UTC, Vorhersagen von ANALOG und CLIPER am 19., 20., 21. und 22. September 1989, jeweils 0600 UTC

[12] Bei einer genaueren Bestimmung erhält man 0.8 < R_F < 0.85.
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