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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik ASCAT soil moisture data assimilation with SURFEX S. Schneider , Y. Wang + in cooperation with Météo France 20th ALADIN Workshop & HIRLAM ASM 2010, 13-16 April, 2010, Cracow, Poland

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

ASCAT soil moisture data assimilation with

SURFEX

S. Schneider, Y. Wang + in cooperation with Météo France20th ALADIN Workshop & HIRLAM ASM 2010, 13-16 April, 2010, Cracow, Poland

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Case study of a severe thunderstorm over Vienna on July 23rd, 2009

operational ALADIN precipitation forecast:23.7.2009, 00UTC-run for 23.7.2009 18-24UTC

motivation

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Case study of a severe thunderstorm over Vienna on July 23rd, 2009

INCA precipitation analysis 23.7.2009, 18-00UTC

ASCAT data assimilated

operational ALADIN forecast

motivation

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

motivation

downloaded from:http://www.focus.de/fotos/persil-werbung-im-jahr-1952-undnbspim-zweiten-weltkrieg-war-das_mid_218305.html

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

ALADIN

Model version: CY35T1 Horizontal resolution: 9.6km Vertical resolution: 60 layers Time step: 415.385 seconds Forecast range: 72h Coupling frequency: 3h Calculated 4 times/day at ZAMG on NEC SX-8R

A more detailed look …

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SURFEX

SURFEX (SURFace EXternalisée) • Version: 4.8 • Prognostic variable: wg, w2, Ts, T2 • data to assimilate: soil moisture, T2M, RH2M• assimilation based on the Extended Kalman Filter (EKF) • data screening: CDF matching, quality flags

• observation error: 0.4 (fraction of SWI)• initial background error: 0.1 (fraction of SWI)• size of perturbation of wg for finite Jacobians: 0.0001 • 6hourly assimilation cycle every 6 hours

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ASCAT

Advanced Scatterometer on board METOP

polar orbiting satellite active Scatterometer

microwave spectrum (λ=5.7cm)

spatial resolution: 25kmtemporal resolution: ~1.5 days

Data availability: ~2 hours after the measurement

soil moisture value valid for 0-2cm depth

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ASCAT

„VUT is cautious to promote the ASCAT SM

product“ (EUMETSAT ASCAT Soil

Moisture Product Evaluation report - 13.7.2009)

therefore: QC & Bias correction

http://www.zamg.ac.at/satweb/Kunden/HSAF_products/h07/

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ASCAT bias correction

CDF matching method for ASCAT bias correction

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Validation of ASCAT products

Comparison of soil moisture values at Lauterach (Vbg) for June 2009

Correlation: Station-ALADIN: 0.67, Station-ASCAT 0.49

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

ALADIN forecast

assimilation cycle

ARPEGE forecast

ASCAT measurements

initial conditions & forcing files

SURFEX

coupling files

new initial wg

ARPEGE forecast

ALADIN forecast

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

verification

verification of forecasted 2m-temperature for June+July 2009

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

verification

verification of forecasted 2m-relative humidity for June+July 2009

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

verification

SAL verification of forecasted precipitation for June+July 2009

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conclusions & outlook

ASCAT data validation

• significant distinctions between different data sources

⇒Investigation of longer time series & more stations

ALADIN forecasts

Due to ASCAT assimilation, • improvement for single events • boundary layer is too moist on average – RH2M• too much convective initiation

⇒further tuning of the model is required

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Additional information on data assimilation activities at ZAMG can be found on the poster:

“Implementation of ALADIN 3D-Var and CANARI data assimilation at ZAMG”

Thank you for your attention!

[email protected]

Investigations were partly funded by Austrian FFG-project GMSM