Dynamische Meteorologie: Eine Spektrale Werkstatt [German]

Wie Frank Schmidt in diesem Lehrbuch zeigt, ist Meteorologie noch mehr als ein Handwerk! Angesichts der gro en Familie nationaler und gr? err?umiger Vorhersagemodelle mit Modulen und Parametern, offen f?r aktuelle Messungen, und angesichts des technologischen Fortschritts mit Radar- und Satellitenbeobachtung k?nnte man das fast vergessen haben.

Tats?chlich zeigt die Dynamik, das Herz der Modelle, bei sensiblen Absch?tzungen und Feinabstimmungen solcher Modelle erstaunlich variierende Ergebnisse. Es existiert eine Vielfalt zu ?berdenkender Zusammenh?nge und auszulotender Grenzen, und das selbst schon im Grundlegenden und Linearen. Das wird durch nichts so anschaulich dargestellt wie durch spektrale Methoden.

Zun?chst werden grundlegende dynamische Gleichungen quasi axiomatisch gegeben und dann f?r verschiedene Gr? enordnungen der Bewegung dynamische ?quivalenzklassen definiert, die meteorologischen Modelle.

Kugelfl?chenfunktionen werden elementar als Polynome der sph?rischen Polarkoordinaten eingef?hrt und die globalen dynamischen Operationen als Rekursionen dieser Polynome identifiziert. Damit wird die sph?rische Symmetrie per definitionem respektiert, insbesondere auch eingebettet in den Torus oder mit regional erh?hter Aufl?sung. Angefangen bei diesen globalen Symmetrien gilt es auch zu arbeiten mit der vertikalen Struktur, mit Eigenschwingungen bei variierenden Modellen, Schichtungen, Randstrukturen und Anregungen. Bei ?berlappung von Rossby- und Schwerewellen treten Instabilit?ten auf. Adaptationen von Frequenzen ergeben sich aufl?sungsabh?ngig. Barokline Instabilit?t erscheint von der synoptischen Skala bis in kleinste Skalen fortgesetzt, soweit das Modell tr?gt.

Kaum bewusst gewordene Instabilit?ten und unerw?nschte D?mpfungen finden sich bei etablierten Zeititerationen, Defizite f?r Lorenz'sche "Klimaprognosen". Bekannte statistische Verfahren der Analyse entpuppen sich als Strukturen von aufregend vielfach ?berlagerten Mannigfaltigkeiten. H?chste Effizienz der Prognose wird elementar realisiert.