Aufbereitung meteorologischer Daten zur Unterstützung einer globalen agrarmeteorologischen Beratung

Im Rahmen einer agrarmeteorologischen Beratung ist die Berechnung der Verdunstung für spezifische Agrarkulturen mit geeigneten Modellen möglichst auf einer stündlichen Zeitskala erforderlich. Im DWD ist hierzu das Modell AMBAV (Agrarmeteorologisches Modell zur Berechnung der aktuellen Verdunstung) entwickelt worden und wird für die nationale agrarmeteorologische Beratung operationell mit Vorhersagedaten und für Wirkanalysen auch mit Klimadaten verwendet. Insbesondere hinsichtlich globaler Anwendungen liegen gemessene oder mit Klimamodellen berechnete meteorologische Datenzeitreihen häufig nur für eine tägliche Zeitskala, oder als Modelldaten für ausgewählte Elemente bestenfalls in einer 6-stündigen Zeitskala, vor. Dies sind Tagesmittel oder Tagessummen (z.B. Wind bzw. Globalstrahlung und Niederschlag) sowie gegebenenfalls tägliche Extremwerte (Minimum und Maximum der Lufttemperatur, stärkste Tagesböe).

Zur Bereitstellung stündlicher Daten aus Tagesdaten wurde daher ein Präprozessor entwickelt, der gemessene Stationsdaten (Modus „Station“) oder modellierte Daten globaler Modelle (Modus „Gitter“) verwendet. Dabei wurde vorausgesetzt, dass im Vorfeld einer Erarbeitung von zeitlichen Disaggregierungsverfahren keine umfangreichen Klimaanalysen durchgeführt werden müssen sondern weitestgehend auf Erfahrung zurückgegriffen werden kann. Vorhandene Programme (z.B. MELODIST) konnten jedoch wegen teilweise anderer Zielstellung oder Datenanforderungen nicht ohne weiteres verwendet werden. So wurde z.B. für die Tagessumme der Globalstrahlung auf das Angström-Verfahren (FAO, 1998), für den Niederschlag auf das Kaskadenverfahren nach Olsson (1998), für die Lufttemperatur auf den „sin-exp-Ansatz“ nach Parton und Logan (1981) und für den Wind auf die „normierte Böen­geschwindigkeit“ (Verkaik, 2000) zurückgegriffen. Für erforderliche Interpolationen werden das Newton-Verfahren und das „cubic hermite spline“ verwendet.

Die vorgestellten Verfahren werden mit Stationsdaten des ZAMF und beispielhaft mit Modelldaten des GFCS für Madagaskar angewendet.

Literatur

FAO (Food and Agriculture Organization), 1998: Crop evaporation – Guidelines for computing crop water requirements. Irrigation and Drainage Paper 56, 300 p.

Olsson, J., 1998: Evaluation of a scaling cascade model for temporal rainfall disaggregation. Hydrology and Earth System Sciences, 2, p.19-30.

Parton, W.J. and J.A. Logan, 1981: A model for diurnal variation in soil and air temperature. Agricultural Meteorology, 23, p.205-216.

Verkaik, J.W., 2000: Evaluation of two gustiness models for exposure correction calculations. Journal of Applied Meteorology, 39, p.1613-1626.