A variational objective analysis scheme for analysis of the ALPEX data set

Summary A scheme for analysis of the ALPEX II-b data set is described. Using the calculus of variations in developing the analysis equations, considerations were consistent with requirements necessary for computing budgets for various meteorological quantities. One constraint which employs full equations of motion, reduces the momentum residual to any desired level based on selection of a weighting function. Time tendencies are assumed to be observed, while nonlinear terms can be observed or iterated. At the same time, mass continuity is completely imposed by application of a strong constraint. Approximation of terrain as a series of blocks in thex, y, p domain insures that the model terrain will block the flow to the maximum extent possible in a way consistent with the Alpine range. Comparative analyses are presented illustrating how coupling the variables increases resolution of fine scale features like fronts and jet maxima. Comparison with independently collected research aircraft data over the Mediterranean Sea also shows how the scheme can provide improved analysis even over data sparse areas. Derived vertical motion fields compare well with middle and upper level cloud patterns for a case of rapid cyclogenesis.

---

Ein variierbares, objektives Analyseschema zur Analyse der ALPEX-Daten

Zusammenfassung Es wird ein Schema für die Analyse der ALPEX II-b Daten beschrieben. Zur Entwicklung der Analysengleichung wurde die Variationsrechnung verwendet. Diese Überlegungen waren vereinbar mit den Voraussetzungen, die zur Berechnung der Bilanzen verschiedener meteorologischer Größen notwendig sind. Eine Einschränkung, die vollständigen Bewegungsgleichungen betreffend, reduziert die Impulsdifferenz mit Hilfe der Auswahl einer Gewichtsfunktion auf jede gewünschte Höhe. Zeittendenzen werden als beobachtet angenommen, während nichtlineare Terme beobachtet oder iteriert sein können. Gleichzeitig ist Massenerhaltung durch Anwendung einer starken Einschränkung vollständig gegeben. Durch Annäherung des Geländes in Form von Blöcken imx, y, p-Bereich wird sichergestellt, daß das Modellgelände die Strömung im größtmöglichen Ausmaß, annähernd vergleichbar mit der Alpenkette, hemmt. Die dargestellten vergleichenden Analysen zeigen, wie die Koppelung von Variablen die Auflösung feinskaliger Merkmale wie Fronten und Windmaxima verbessert. Ein Vergleich mit unabhängig gesammelten Daten von Flügen über dem Mittelmeer zeigt ebenfalls, daß das Schema sogar über datenarmen Gebieten verbesserte Analysen ermöglicht. Abgeleitete Vertikalbewegungsfelder entsprechen gut den mittleren und höheren Wolkenmustern im Fall einer schnellen Tiefdruckentwicklung.

---

---

With 9 Figures