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Verifikation der August 2017 – Prognose

von

Hallo,

Prognose für August 2017, Geopot500:

GVnMGAooO2

Eingetreten ist dies:

Vvx6Em4QRQ

Übereinstimmung gibt es beim tiefen Geopotential im arktischen Bereich 80 – 90°N sowie beim hohen über Nordkanada und Westgrönland sowie im Bereich des Ural. Nicht eingetroffen ist das tiefe Geopot über Mitteleuropa, vielmehr gab es eine Brücke zwischen dem hohen Geopot über dem Ostatlantik und Russland, das tiefe Geopot wurde dadurch nach Norden abgedrängt.

In meinem Beitrag „Temperaturen West – und Mitteleuropas als Folge rhythmischer Druckschwankungen über dem Nordpazifik und Nordatlantik“ vom 11. Mai 2017 bzw. „Wintertemperaturen…………..“ vom 17. August 2016 hatte ich die Methode erläutert.

Für den Juni 2017 errechnet sich nach dieser Methode für das „erweiterte Mitteleuropa“ (definiert als 47.5 – 55°N 10°W – 17.5°E) eine durchschnittliche Temperatur von 15,551°C, eingetreten ist 16,195°C.

Für den Juli lautete die Prognose 16,772°C, eingetreten ist 16,774°C und für den

August wurde 16,931°C prognostiziert, eingetreten ist 16,996°C.

Die Sommerprognose für die durchschnittliche Temperatur hatte also gelautet 16,418°C, die Realität war 16,655°C, der Sommer wurde also um 0,237 K zu kühl vorhergesagt.

Die Prognose für die NAO August 2017 lautete: -0.84, eingetreten ist -1.10

für die AO lautete die Prognose 0.120, eingetreten ist 0.150

(Erläuterungen in meinem Beitrag „NAO – AO – Temperaturprognose“ vom 11. August 2017)

Gruß

KHB

 

Hurricane Aktivität und Folgewinter

von

Hallo,

unter bestimmten Voraussetzungen gibt es einen nachweisbaren Effekt der Hurricane Aktivität im Nordatlantik und der Zirkulation im Folgewinter.

Dazu: Prof. Mark Saunders: The predictive relationship between North Atlantic hurricane activity and the upcoming European winter climate. UCL Department of Space and Climate Physics. 2017.

climate-projects

Zunächst die allgemeine Beziehung (Korrelation) Hurricane Aktivität (Juli – September) und Temperatur im Folgewinter:

91

 

Es gibt eine schwache Beziehung, negative Korrelation, also hohe Hurricane Aktivität niedrige Wintertemperatur in Mitteleuropa und geringe Aktivität hohe Temperatur.

Beziehung (Korrelation) Hurricane Aktivität und Bodendruck:

91

 

Auch hier gibt es eine schwache Beziehung, hohe Hurricane Aktivität niedriger Luftdruck im Bereich tropischer Nordatlantik, Afrika, Mittelmeer, westlicher Pazifik und hoher Luftdruck über dem Nordatlantik, Skandinavien, Russland, bei geringer Aktivität umgekehrt.

Die Voraussetzungen von Saunders in oben genannter Studie habe ich etwas verändert, um eine größere Anzahl von Vergleichsjahren zu erhalten.

Ich stelle die Bedingung, hohe Hurricane Aktivität bedeutet mindestens 8 Hurricane (nur Hurricane) in der gesamten Saison (Spitzenwert ist 2005 mit 15 Hurricanes, 2. Platz 1969 mit 12, 3. Platz 1950 und 1995 mit jeweils 11, 2017 hat bis zum heutigen Datum 6). Außerdem erweitere ich die Voraussetzng „neutrale ENSO im Sommer“ leicht und setze als Grenze den Wert + – 0,6, zum Vergleich der Sommer 2017 hatte eine neutrale ENSO mit -0,1.

Seit 1950 erfüllen 14 Jahre diese Bedingungen.

Temperaturabweichungen dieser Winter zu 1981 – 2010:

vi6YBcznVQ

Man erkennt die negative Temperaturabweichung über West – Mittel – und Osteuropa und gleichzeitig die positive über Südgrönland / Davisstraße einerseits und Südosteuropa / Naher Osten andererseits.

Bodendruckabweichung dieser Winter:

IXsZq_M0qZ

Die größte negative Druckabweichung der gesamten Nordhemisphäre befindet sich über dem Mittelmeer und dem Alpenraum, die größte positive Anomalie umfasst Nordrussland, das Nordmeer und Südgrönland.

Wie die Beispiele 2000/01 und 2001/02 zeigen, kann im Einzelfall eine relativ hohe Hurricane Aktivität (2000 hatte 8 und 2001 hatte 9 Hurricanes) trotzdem einen milden Winter in Mitteleuropa hervorbringen. Der Temperaturdurchschnitt dieser 14 Winter liegt jedoch insgesamt um 0,36 K unter dem Mittel 1961 – 90 und um 1,06 K unter dem Mittel 1981 – 2010.

Gruß

KHB

September 2017 und Folgemonate

von

Hallo,

mit etwas Verspätung, weil die Daten des August erst am 5. September verfügbar waren, Methode habe ich erläutert, zuerst der reale August 2017:

Vvx6Em4QRQ

Die Rekonstruktion des August 2017 mit Hilfe der Vergleichsjahre (Januar – August im Allgemeinen und Einzelmonat August im Besonderen):

XbO_k8WlfS

Daraus ergibt sich dieser September:

DJyBKG2fuV

…………….dieser Oktober:

C0DD6tNY6Z

……………..und dieser November:

AK59gsEfmd

Gruß

KHB

Berechnung der Winter – AO

von

Hallo,

in meinem Beitrag „Berechnung der Winter – NAO“ habe ich meine Vorgehensweise beschrieben.

Höchste Korrelationen von Bodendruck / Geopot, SSTs und Temperatur der Vormonate (bis Oktober) zur AO der Wintermonate (Dezember – März), 1987 bis 2016:

a: Geopot 100hPa August – November 16 Monate zuvor, 42.5 – 37.5°S 32.5 – 42.5°E

b: Geopot 70hPa Juli – Oktober 17 Monate zuvor 42.5 – 32.5°S 35 – 57.5°E

c: SST Juni – September 18 Monate zuvor 15 – 17.5°N 90 – 92.5°E

d: SST Mai – August 19 Monate zuvor 45 – 42.5°S 65 – 72.5°E

e: Temperatur 850hPa Juli – Oktober 30 – 25°S 35 – 20°W

f: Temperatur 200hPa März – Juni 22.5 – 30°N 10°W – 5°E

Die durchschnittliche  AO (Dezember bis März) 1987/88 bis 2016/17 beträgt für den Einzelmonat 0,145.

Die Formel lautet (mal = multipliziert mit):

AO = a mal 2,095 + b mal 1,638 + c mal 15,2 + d mal 11,702 + e mal 7,532 + f mal 9,746

a – f: jeweils Differenz zwischen Höchst – und Tiefstwert, bei positiver Korrelation (a, b, c, d, f) Differenz zum Tiefstwert und bei negativer Korrelation Differenz zum Höchstwert (e), je höher der Index, desto höher der AO – Wert.

Die Multiplikatoren ergeben sich aus dem Verhältnis von AO – Höchst – und Tiefstwert zum Verhältnis der Höchst – und Tiefstwerte von a, b, c, d, e, f.

Für die Prognose der AO für den Winter 2017/18 fehlt noch 1 Wert (e).

Der Korrelationskoeffizient für den Zeitraum 1987/88 – 2016/17 beträgt 0.8775.

MAE: 0,3858

RMSE: 0,4547

Gruß

KHB

 

Berechnung der Winter – NAO

von

Hallo,

angeregt durch diese Studie:

Wang / Ting / Kushner: A robust empirical seasonal prediction of winter NAO and surface climate. Nature. Scientific Reports. March 2017.

nature.com

habe ich mit meinen bescheidenen Mitteln versucht, nach der geschilderten Grundidee ein Prognosesystem für die Winter – NAO zu entwickeln. Als Zeitraum wähle ich 1987/88 bis 2016/17 und ich definiere den Winter in diesem Fall als Dezember bis März.

Zuerst bestimme ich die besten Bezüge aus Geopotential / Bodendruck, SSTs und Temperatur, jeweils beste positive und negative Korrelation zur Winter NAO (also 6 Datenreihen). Ich verwende Vormonate bis einschließlich Oktober, um dann Anfang November die Prognose für den Winter abgeben zu können (analog zur oben genannten Studie).

Ich gehe davon aus, dass sich die NAO – Entwicklung in den Vormonaten anbahnt und schließlich manifestiert, sichtbar in unterschiedlichen Regionen und Zeiträumen sowie unterschiedlichen Höhen der Atmosphäre. Wäre dies nicht so, wäre alles nur Zufall oder reines Chaos, ließe sich die NAO überhaupt nicht prognostizieren. Nachfolgende Angaben verstehe ich nicht unbedingt als Ursachen (vielleicht zum Teil auch), sondern vielmehr als Symptome, als Anzeichen.

a: Bodendruck April – Juli 32.5 – 35°N 85 – 90°E

b: SST Oktober – Januar (14 Monate zuvor) 37.5 – 32.5°S 5 – 10°W

c: Temperatur 100hPa April – Juli 70 – 80°N 25 – 50°W

d: Geopotential 1000hPa Mai – August 45 – 37.5°S 50 – 65°E

e: SST Juni – September 55 – 60°N 17.5 – 25°W

f: Temperatur 850hPa Juni – September 2,5 – 5°S 150 – 155°E

Die durchschnittliche NAO (Dezember bis März) 1987/88 bis 2016/17 beträgt für den Einzelmonat 0,448.

Die Formel lautet dann (mal = multipliziert mit):

NAO = a mal 2,775 + b mal 8,603 + c mal 3,135 + d mal 0,185 + e mal 5,425 + f mal 9,801

a – f: jeweils Differenz zwischen Höchst – und Tiefstwert, bei positiver Korrelation (a – c) Differenz zum Tiefstwert und bei negativer Korrelation (d – f) Differenz zum Höchstwert, je höher der Index, desto höher der NAO – Wert.

Die Multiplikatoren ergebenn sich aus dem Verhältnis von NAO – Höchst – und Tiefstwert zu den Höchst – und Tiefstwerten von a, b, c, d, e,

Für den Winter 2017/18 liegen noch nicht alle Werte vor (nur 3 von 6).

Der Korrelationskoeffizient zwischen der auf diese Weise berechneten NAO und der realen NAO (Dezember bis März, 1987/88 bis 2016/17, also 30 Winter) beträgt 0.9021.

MAE: 0.8340

Dabei ist zu beachten, dass sich dieser Wert auf 4 Monate bezieht, auf einen Monat also 0,2085.

RMSE: 1,1498

Gruß

KHB

 

 

 

 

NAO – AO – und Temperaturprognose

von

Hallo,

in meinem Beitrag „Temperaturen West – und Mitteleuropas als Folge rhythmischer Druckschwankungen über dem Nordpazifik und Nordatlantik“ vom 11. Mai 2017 bzw. „Wintertemperaturen West – und Mitteleuropas als Folge rhythmischer Druckschwankungen über dem Nordpazifik und Nordatlantik“ vom 17. August 2016 habe ich die Methode ausführlich erläutert.

Nach dieser Methode ergeben sich in den Herbstmonaten für das „erweiterte“ Mitteleuropa (definiert als 47.5 – 55°N 10°W – 17.5°E) folgende Durchschnittstemperaturen:

September 2017: 14,286°C

Mittelwert 1987 – 2016: 14,351°C

Korrelationskoeffizient Index zu realer Temperatur 1987 – 2016: -0.8642

MAE (Mean Absolute Error, mittlerer absoluter Fehler): 0,430°C

Oktober 2017: 11,095°C

Mittelwert 1987 – 2016: 10,892°C

Korrelationskoeffizient Index zu realer Temperatur 1987 – 2016: -0.8016

MAE: 0,569°C

November 2017: 6,434°C

Mittelwert 1987 – 2016: 6,910°C

Korrelationskoeffizient Index zu realer Temperatur 1987 – 2016: -0.7858

MAE: 0,545°C

Bei der Prognose von AO und NAO ziehe ich insbesondere Werte aus der Stratosphäre (zonaler und meridionaler Wind) sowie den SSTs heran. Ich wähle die Daten aus, welche die höchste Korrelation mit der Zielgröße (AO bzw. NAO eines Monats) besitzen. Dabei berücksichtige ich die Vormonate ohne den unmittelbar davor liegenden Monat, für die Prognose der NAO und der AO des Augusts habe ich den Zeitraum Januar bis Juni verwendet und für die Prognose der NAO und AO des Septembers den Zeitraum Februar bis Juli. Diese Werte werden dann indexiert.

Prognose der AO des August 2017: 0.120

Korrelationskoeffizient Index zu realer AO 1997 – 2016: -0.8916

MAE: 0,122

Prognose der AO des September 2017: 0.220

Korrelationskoeffizient Index zu realer AO 1997 – 2016: -0.9262

MAE: 0,178

Prognose der NAO des August 2017: -0.84

Korrelationskoeffizient Index zu realer NAO 1997 – 2016: -0.9215

MAE: 0,23

Prognose der NAO des September 2017: 0.46

Korrelationskoeffizient Index zu realer NAO 1997 – 2016: -0.9310

MAE: 0,26

Gruß

KHB

 

 

 

Solarer Zyklus und Winter

von

Hallo,

dies ist ein heikles Thema, Altmeister Baur hat sich schon intensiv damit befasst und es gibt eine Menge wissenschaftlicher Literatur dazu, zum Beispiel diese Studie:

Gray / Scaife / Mitchell / Osprey / Ineson / Hardiman / Butchart / Knight / Sutton / Kodera: A lagged response to the 11 year solar cycle in observed winter Atlantic / European weather patterns. Journal of Geophysical Research. December 2013.

Solarer Zyklus https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2013JD020062

Ein zentraler Satz: „Our analysis reveals an emerging signal that resembles a positive NAO response following solar maxima with a lag of approximately 3 – 4 years.“

Da im Februar 2014 das letzte solare Maximum stattfand, lag der Winter 2013/14 in der Zyklusphase 0 (lag 0), der Winter 2014/15 im ersten Jahr nach Maximum (lag 1), 2015/16 im zweiten Jahr nach Maximum (lag 2), 2016/17 im dritten Jahr nach Maximum (lag 3) und der Winter 2017/18 wird im vierten Jahr nach Maximum liegen (lag 4) – und sollte demnach eine positive NAO haben.

Ich überprüfe die letzten 11 solaren Zyklen (20. Jahrhundert), beginnend mit 1893 – 1907. Die vierten Winter nach Maximum waren folgende: 1897/98, 1910/11, 1921/22, 1933/34, 1942/43, 1951/52, 1961/62, 1972/73, 1983/84, 1994/95, 2004/05.

Und in der Tat, alle 11 Winter haben eine positive NAO.

https://www.esrl.noaa.gov/psd/gcos_wgsp/Timeseries/Data/nao.dat

Dies zeigt sich auch deutlich in den Bodendruckanomalien:

Dezember dieser Jahre:

DMYwIbpHAO

Januar:

jUczFfGOqD

Februar:

znKineR9xp

Alle drei Wintermonate zeichnen sich durch tiefen Druck im isländischen Bereich und hohen Druck bei den Azoren aus. Für Mitteleuropa ist dabei eine allmähliche Veränderung der Strömungskomponente von SW (Dezember) über W (Januar) zu NW (Februar) erkennbar.

Der März gehört zwar nicht mehr zum meteorologischen Winter, aber die Entwicklung vom Februar zum März ist doch sehr interessant:

7sFTjnPhVq

Hier findet nun eine Umkehrung statt, hoher Druck bei Island und im gesamten arktischen Bereich, tiefer Druck bei den Azoren, West – und Mitteleuropa, also negative NAO. Von den 11 Märzmonaten haben 7 eine negative NAO, 4 eine positive, davon 2 nahe 0 (neutral) und 2 bei +1.

Ein Temperaturvergleich ist schwierig, da sich auf Grund von Klimaveränderungen in diesen 107 Jahren die Durchschnitte verändert haben. So beziehe ich die Durchschnittstemperatur der Winter bzw. der Märzmonate zunächst auf das betreffende Jahrzehnt, sozusagen auf die unmittelbare Umgebung (um eventuell ein „Signal“ zu erhalten).

Nach dieser Betrachtungsweise waren in Deutschland 4 Winter zu kalt, 5 zu mild und 2 im Durchschnitt, die Abweichungen betrugen maximal +2,0 K (1897/98 und 1942/43) bzw. -1,4 K (1921/22).

Nimmt man 1961 – 1990 als Vergleichszeitraum, waren 9 Winter zu mild und 2 zu kalt (1921/22 und 1933/34).

Bezogen auf das jeweilige Jahrzehnt, waren 6 Märzmonate zu kalt, 2 zu mild und 3 im Durchschnitt, die maximale Abweichung betrug +2,0 K (1943) und -2,5 K (1962). Im Vergleich zu 1961 – 1990 waren 5 Märzmonate zu kalt, 4 zu mild und 2 im Durchschnitt.

Fazit und Ausblick: Ist der solare Einfluss über die NAO im atlantisch / europäischen Raum so dominierend wie es den Anschein hat, müsste folglich der Winter 2017/18 eine positive NAO besitzen, möglicherweise alle 3 Monate, mindestens aber 2, während im März eine negative NAO wahrscheinlich ist. Wir werden sehen.

Gruß

KHB

 

Verifikation der Juli 2017 – Prognose

von

Hallo,

in meinem Beitrag

„Temperaturen West – und Mitteleuropas als Folge rhythmischer Druckschwankungen über dem Nordpazifik und Nordatlantik (im Juli)“ vom 13. Mai 2017

habe ich für das „erweiterte“ Mitteleuropa, definiert als 47.5 – 55°N 10°W – 17.5°E,  für den Juli 2017 eine Durchschnittstemperatur von 16,772°C prognostiziert. Tatsächlich eingetreten ist eine Temperatur von 16,774°C. Eine Differenz von 0,002 K zwischen Prognose und Realität ist eigentlich relativ präzise, denke ich.

Die Prognose für den Juli 2017 anhand der Vergleichsjahre (Geopot500hPa):

gNkOLUS245

Und die Realität:

OCtU9Mnm70

Zwei Auffälligkeiten: das Geopotential ist im arktischen Bereich generell niedriger als erwartet, das tiefe Geopotential, das nördlich von Alaska liegen sollte, erscheint weiter südöstlich im nordostkanadischen Raum bzw. der Davisstraße. Die zonale Anordnung über dem Atlantik sowie über Eurasien wurde erkannt. Auch die Zone höheren Geopotentials zwischen Ostgrönland und Nowaja Semlja ist prognostiziert.

Graphische Gegenüberstellung von Prognose Juli 2017 und Realität:

Juli 2017 Prognose und Realität Graphik

 

MAE: 12,80

RMSE: 18,37

R²: 0.9895

Gruß

KHB

 

 

August 2017 und Folgemonate

von

Hallo,

Methode habe ich erläutert.

Der Juli 2017 auf der NH, Geopotentialanomalie 500hPa:

OCtU9Mnm70

Rekonstruktion des Juli 2017 mit Hilfe der Vergleichsjahre:

y8JrepotEH

Vergleichsjahre sind die Jahre, die sowohl für den Zeitraum Januar bis Juli 2017 als auch für den Einzelmonat Juli 2017 (Ausgangsmonat) die beste Übereinstimmung besitzen. Diese errechnet sich aus den durchschnittlichen Abweichungen der jeweils 72 Zonen (in welche ich die NH eingeteilt habe), also hier für die 7 Monate Januar bis Juli zum entsprechenden Zeitraum des Jahres 2017:

Realität und Rekonstruktion:

Geo500 Januar-Juli 2017 Rekonstruktion Graphik

 

 

Realität zur Rekonstruktion:

MAE: 23,13

RMSE: 32,86

R²: 0.9862

 

Der Einzelmonat Juli 2017:

Realität und Rekonstruktion:

 

Geo500 Juli 2017 Rekonstruktion Graphik

 

Realität zur Rekonstruktion:

MAE: 9,46

RMSE: 12,93

R²: 0.9948

 

Von dieser Ausgangsposition ergeben sich diese Prognosen:

Prognose für August 2017:

GVnMGAooO2

Prognose für September 2017:

BreBfo4V7G

Prognose für Oktober 2017:

UfPxqFS4DH

Gruß

KHB

Autokorrelation der Wintertemperaturen Mitteleuropas

von

Hallo,

ist nicht gerade aktuell, aber bis Dezember wird sich an den statistischen Zusammenhängen auch nichts mehr ändern. Dies ist einerseits eine Spielerei, andererseits sind auf jeden Fall „Kalt – und Mildwinterblöcke“ (aufgelöst in Monaten) zu sehen (schön fürs Auge), über deren Existenz oder Nichtexistenz oft diskutiert wurde und wird (ich glaube, sowohl Pro als auch Contra haben zum Teil recht, man sieht „Blöcke“, aber mit sehr niedrigen Korrelationskoeffizienten). Eine wirkliche Prognose lässt sich auf diesen Beziehungen wohl nicht aufbauen, trotzdem habe ich mal eine Umsetzung in Zirkulation (Bodendruck – und Temperaturanomalien) durchgeführt.

Mitteleuropa ist hier definiert als 47.5 – 55°N 5 – 15°E und ich habe die 850hPa Temperatur verwendet (Flächenmittel).

Autokorrelation der Temperaturen im Dezember (Mitteleuropa):

Dezember Autokor Temp ME

 

Ich ziehe nur Jahre mit mindestens 0.10 bzw. -0.10 bzw. -0.15 heran (was wenig genug ist, eigentlich nur eine symbolische Größe, aber jeweils die „Spitzenwerte“).

Der Dezember ist danach positiv korreliert mit dem Dezember des Vorjahrs, vor 2, 15, 29, 32, 41 und 43 Jahren. Negativ korreliert ist der Dezember mit dem Dezember vor 16, 22, 23, 25, 37 und 46 Jahren.

Wenn dies nun für den Dezember 2017 umgesetzt wird, ergibt sich folgendes Bild für die Bodendruckanomalie (ich unterstelle bestimmte Rhythmen des Bodendrucks auf der NH, die sich gegenseitig verstärken, abschwächen, neutralisieren):

Die Jahre mit Negativkorrelation werden mit Minus – Zeichen versehen, also wenn zum Beispiel der Dezember vor 16 Jahren negativ korreliert ist, dann heißt dies, wenn damals die Temperaturabweichung positiv war, ist sie jetzt negativ und wenn sie damals negativ war, ist sie jetzt positiv. Dies habe ich dann auch für die Bodendruckanomalien übernommen.

Bodendruckanomalien:

5ZoQFKMnSK

Temperaturanomalien:

YyLbFOOH85

Januar:

Januar Autokor Temp ME

 

Der Januar ist positiv korreliert mit dem Januar vor 1 Jahr, vor 2, 9, 16, 18, 19, 24 und 25 Jahren, negativ korreliert mit dem Januar vor 11, 12, 21, 29, 30 und 36 Jahren

Bodendruckanomalien:

fAhFoRi7Sx

Temperaturanomalien:

_ju2VR6cRL

Februar:

Februar Autokor Temp ME

 

Der Februar ist positiv korreliert mit dem Februar vor 8, 13, 16 und 18 Jahren, negativ mit dem Februar vor 4, 11, 12, 20, 33, 37, 46 und 52 Jahren.

Bodendruckanomalien:

 

Me0Sbb3Gng

 

Temperaturanomalien:

CEfcbhNz0I

Wie gesagt, dies ist keine Prognose. Trotzdem werde ich im März diese Zusammenhänge überprüfen.

Gruß

KHB