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FWF-Projekt für Forschung zur Wettervorhersage bewilligt

Projektleiter Thorsten Simon erhielt zusammen mit Achim Zeileis einen Forschungsförderung des FWF für ihr Projekt "Multivariate Probabilistic Forecasting of Weather Using Joint Distributional Regression".

Die Förderungssumme beträgt 317.220,75 €. Unter diesem Link finden Sie die Website des FWF-Projekts.

Über das Projekt

Ein numerisches Wettervorhersage-(NWP)-Ensemblevorhersage-System (EPS) simuliert den Zustand der Atmosphäre auf probabilistische Weise mit einer physikalisch konsistenten Kovarianz in Raum und Zeit. Multivariates Postprocessing zielt darauf ab, diese Kovarianzstruktur zu erhalten, traditionell durch sequentielle Kalibrierung der Ränder mit univariaten Methoden und Wiederherstellung der Kovarianz durch (empirische) Kopula.

Die vorgeschlagene Forschung zielt darauf ab, einen neuen Rahmen für die einstufige multivariate Nachbearbeitung zu entwickeln, der gleichzeitig sowohl Margen als auch Korrelationen einer multivariaten Normalverteilung modelliert. Sowohl der marginale als auch der gemeinsame Korrelationsparameter werden von der NWP-EPS-Ausgabe abhängig gemacht, indem sie mit additiven Prädiktoren in einem Verteilungsregressionsrahmen verknüpft werden.
Diese komplexe Aufgabe erfordert entweder eine spärliche Parametrisierung der Korrelationsstruktur und/oder Regularisierung, um die Regressionskoeffizienten zu schätzen. In dem vorgeschlagenen Rahmen können verschiedene Regularisierungsstrategien angewendet werden, wobei der Schwerpunkt auf Algorithmen aus der Familie der Gradientenverstärkung liegt.

Die Neuheit des Ansatzes ist die Verwendung einer regularisierten Verteilungsregression zur Modellierung der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung atmosphärischer Parameter über Raum oder Zeit.

Nach der methodischen Grundlagenermittlung für den gemeinsamen Verteilungsregressionsansatz (zusammen mit entsprechender Software) werden die Methoden so entwickelt, dass sie den Anforderungen der multivariaten zeitlichen oder räumlichen Vorhersage, der Temperatur, der Taupunkttemperatur, des Drucks und der Windgeschwindigkeit entsprechen, die mit unterschiedlichen zeitlichen Skalen (meso vs. synoptisch) oder unterschiedlichen räumlichen Dimensionen (horizontal vs. vertikal) umgehen.


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