Die Bestimmung von Wahrscheinlichkeiten für Niederschlagsereignisse mit hoher Wiederkehrperiode ist wegen der kurzen Zeitspanne, in der Messdaten verfügbar sind, schwierig. Auch eine homogene Abdeckung durch Messstationen insbesondere in Gebirgen ist nur schwer realisierbar. In dieser Arbeit wird ein räumlich hoch aufgelöstes, analytisches Modell zur stochastischen Simulation von Starkniederschlägen in Verbindung mit großräumigen Flusshochwassern entwickelt, evaluiert und angewendet. The risk estimation of precipitation events with high recurrence periods is difficult due to the limited time scale with meteorological observations. A homogenous distribution of rain gauges, especially in mountainous terrain, is also hardly convertible. In this study an analytical model with a high spatial resolution, designed for stochastic simulations of flood-related precipitation, is developed, evaluated and applied to different investigation areas in Germany.

By using COSMO-ART, highly resolved process study simulations for 2-3 July 2016 are conducted to assess the aerosol effect on the meteorological conditions of southern West Africa. The meteorological phenomenon Evening Monsoon Flow Enhancement (EMFE) is identified as highly susceptible to the aerosol direct effect, leading to a spatial shift of the EMFE front. In a second aerosol feedback chain the aerosol variation leads to a temporal shift of the stratus-to-cumulus transition.

ICON-ART wird um die Beschreibung der optischen Eigenschaften von Vulkanasche erweitert. Dies ermöglicht die Untersuchung der Aerosol-Strahlungswechselwirkungen auf die Prozesse der synoptischen Skala. Zudem wird ein Lidar-Vorwärtsoperator implementiert, der die direkte Simulation der abgeschwächte Rückstreuung, unter berücksichtigung der Partikelform durch T-Matrix Rechnungen, erlaubt. Simulationen des Eyjafjallajökull Ausbruchs 2010 verdeutlichen die Bedeutung dieser Erweiterungen. ICON-ART is extended by the description of the optical properties of volcanic ash. This allows the study of aerosol-radiation interactions of ash on the processes of the synoptic scale. In addition, a lidar forward operator is implemented, which allows the direct simulation of the attenuated backscatter, taking into account the particle shape by T-matrix calculations. Simulations of the Eyjafjallajökull eruption 2010 demonstrate the importance of these extensions.

Improving the understanding and representation of heavy precipitation is crucial to prevent its hazards. A powerful means to reduce errors is to assimilate high-resolution humidity GPS observations. Here, novel experiments employing sub-hourly atmospheric GPS, in-situ observations and nudging are used to study the impact of moisture corrections on convection. This work adds new explanations on the sensitivity of extreme precipitation to moisture changes and on the added value of nudging GPS.

Die Gewitteraktivität unterliegt einer hohen räumlichen und zeitlichen Variabilität. Für mehrere Länder Europas wird diese mithilfe multivariater statistischer Verfahren analysiert und auf großräumige Steuerungsmechanismen zurückgeführt. Durch die Analyse atmosphärischer Telekonnektionen wird dabei insbesondere ein Zusammenhang zwischen dem langzeitlichen Verhalten der Gewitteraktivität und der natürlichen Klimavariabilität belegt. Thunderstorm activity is characterized by a pronounced spatiotemporal variability. For several countries in Europe, this variability is analyzed and attributed to large-scale drivers using multivariate statistical methods. The analysis of atmospheric teleconnections reveals a link between the long-term behavior of thunderstorm activity and natural climate variability.

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Auftreten von konvektiven Niederschlägen im südwestdeutschen Mittelgebirgsraum im Sommer 2007. Mit statistischen Methoden und anhand einer Fallstudie werden die Mechanismen beschrieben, die zu ihrer Auslösung führten. Dabei erweist sich u.a. die komplexe Geländeform als bedeutsam (Divergenzeffekte, lokale Windsysteme). The study discusses the occurrence of precipitation induced by deep convection in Germany's southwestern low mountain range in summer of 2007. Based on statistical methods and a case study, the mechanisms triggering the precipitation are described. The complex terrain proved to be a significant factor (divergent flow regimes), among others.

Atmospheric processes, such as wind, impact the ground motion of the earth and have the potential to induce strong broad-band noise in seismological records. In order to quantify the influence of wind on ground motion velocity joint seismological and meteorological measurements were conducted at the Dead Sea.Results reveal a pronounced impact of wind on seismological records. A methodology is presented to account for the dependency of PSD of ground motion velocity on the horizontal wind field.

This work provides new insights into macro- and microphysical properties of Arctic mixed-phase clouds: first, by comparing semi-idealized large eddy simulations with observations; second, by dissecting the influences of different surface types and boundary layer structures on Arctic mixed- phase clouds; third, by elucidating the dissipation process; and finally by analyzing the main microphysical processes inside Arctic mixed-phase clouds.

A new measurement concept was developed to determine the amount, variability and governing factors of evaporation from the Dead Sea. Additionally, a suitable indirect method to calculate evaporation is presented. Results show that vapour pressure deficit and wind speed are governing evaporation and that the diurnal cycle is determined by three distinct diurnal wind systems. The occurrence frequency and intensity of the wind systems are determined by local differential cooling and heating.

Der Einfluss des Klimawandels auf die Ausprägung der städtischen Wärmeinsel wird für die Stadt Karlsruhe untersucht. Zunächst wird ihre heutige tages- und jahreszeitliche sowie räumliche Variabilität anhand mehrerer meteorologischer Messdatensätze charakterisiert. Ein Schwerpunkt liegt auf innerstädtischen Temperaturunterschieden bei Hitzeereignissen. Anschließend wird die zukünftige Entwicklung der städtischen Wärmeinsel mithilfe hoch aufgelöster regionaler Klimamodelldaten projiziert. The influence of climate change on urban heat island intensity is analyzed for the city of Karlsruhe, southwestern Germany. First, its present diurnal and seasonal as well as spatial modes of variability are characterized by means of different meteorological observation datasets. One focus is on temperature differences during heat events. Second, high-resolution regional climate model data allow for projecting the future development of the urban heat island.