Analysis and Aladin prediction of a heavy precipitation event on the Eastern side of the Alps during Map IOP 5

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Abstract:

During the Mesoscale Alpine Program – Intensive Observing Period 5 (MAP IOP 5) heavy precipitation occurred in the early morning of 4 October 1999 along the border between Slovenia and western Croatia. Orographic influence on convectively unstable air advected by the warm and humid current from the Mediterranean caused a large amount of rain. The existing frontal zone was modified by the convergence between the southerly winds associated with the Alpine lee cyclogenesis, and the northerly flow around the eastern flank of the Alps after a splitting process in the north Alpine orographic blocking. For special MAP IOP5 soundings, observations were made at 3- or 6-hourly time intervals, while prognostic temps on the direct ALADIN/LACE mesoscale model output at every 3 hour were taken for Ljubljana, Udine and Zagreb. These datasets were used as the input data for objectively derived vertical time cross-sections indicating both, the observed and the predicted atmospheric structure and its temporal changes at the locations considered. The diagnostic procedure was based on the High Resolution Isentropic Diagnosis (HRID) model. The analysis of the low tropospheric structure offers an explanation of this extraordinary case with a rapid frontal and orogenic development. The basic features are: 1. the strong vertical wind shear and pronounced convective instability ahead of the front; 2. the very high humidity concentration inside the frontal zone; 3. a typical bora layer covered by a temperature inversion after the frontal passage, and 4. a layer characterized by a weakening wind system above the temperature inversion. The latter process inhibits the vertical growth of convective clouds. Consequently, the observations of hourly precipitation amount in Zagreb and its surroundings show gradual decrease and, finally, cessation of rainfall. It is shown that the ALADIN/LACE model and its application by HRID were able to predict the essential features of these phenomena with high reliability as well as their usefulness and applicability in making local forecasts and nowcasting.



Wa¨hrend der Kampagne des Mesoscale Alpine Program – Intensive Observation Period 5 (MAP IOP 5) fiel am 4. Oktober 1999 fru¨hmorgens intensiver Niederschlag entlang der Grenze zwischen Kroatien und Slowenien. Der orografische Einfluss auf die konvektive instabile Luft, die mit einer warmen und feuchten Stro¨mung aus dem Mittelmeer-Raum herangefu¨hrt wurde, verursachte große Regenmengen. Die vorhandene frontale Zone wurde durch die Konvergenz zwischen den Su¨dwinden (von einer Zyklogenese im Lee der Alpen) und der no¨rdlichen Umstro¨mung der Alpenostflanke modifiziert. Dies geschah im Anschluss an eine Stro¨mungsaufspaltung infolge einer nordalpinen Blockierung. Die speziellen MAP IOP5-Sondierungen fanden in 3- oder 6-stu¨ndigen Intervallen statt, wa¨hrend prognostische Temps aus dem direkten Output des mesoskaligen Modells ALADIN/LACE fu¨r Ljubljana, Udine und Zagreb benutzt wurden. Diese Daten waren Eingangsgro¨ßen fu¨r objektiv gewonnene Vertikalschnitte, in denen sich sowohl beobachtete als auch vorhergesagte Atmospha¨renstrukturen und deren zeitliche Vera¨nderungen an den Referenzorten zeigten. Das diagnostische Verfahren orientierte sich am High Resolution Isentropic Diagnosis (HRID) Modell. Die Analyse der Struktur der unteren Tropospha¨re gibt eine Erkla¨rung dieses ungewo¨hnlichen Falls mit rascher frontaler und orographischer ausgelster Entwicklung. Die Grundeigenschaften sind: 1. Starke vertikale Windscherung und ausgepra¨gte konvektive Instabilita¨t vor der Front; 2. sehr hohe Feuchtekonzentration im Innern der Frontalzone; 3. Vorhandensein einer typischen Bora-Schicht, u¨ber der sich nach der Frontpassage eine Inversion befand; und 4. Vorhandensein einer Schicht u¨ber der Inversion, in der ein abgeschwa¨chtes Windregime herrschte. Der letztgenannte Vorgang hemmt das vertikale Wachstum der konvektiven Wolken. Folglich zeigen die stu¨ndlich beobachteten Niederschla¨ge in Zagreb und Umgebung das allma¨hliche Nachlassen und schließlich das Aufho¨ren des Regens. Es wird gezeigt, dass das ALADIN/LACE Modell und seine Anwendung HRID die Fa¨higkeit besitzen, die Grundzu¨ge dieser Erscheinungen mit hoher Zuverla¨ssigkeit vorherzusagen. Gleichzeitig zeigt sich, dass dieses Modell fu¨r die lokale Vorhersage und das Nowcasting sinnvoll und anwendbar ist.

Keywords:

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2003/0012-0103

Publication date: March 1, 2003

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