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Interactive 3D Visual Analysis of Atmospheric Fronts

Kern, Michael und Hewson, Tim und Schäfler, Andreas und Westermann, Rüdiger und Rautenhaus, Marc (2018) Interactive 3D Visual Analysis of Atmospheric Fronts. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Seiten 1-11. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TVCG.2018.2864806. ISSN 1077-2626.

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34MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8440076

Kurzfassung

Atmospheric fronts play a central role in meteorology, as the boundaries between different air masses and as fundamental features of extra-tropical cyclones. They appear in numerous conceptual model depictions of extra-tropical weather systems. Conceptually, fronts are three-dimensional surfaces in space possessing an innate structural complexity, yet in meteorology, both manual and objective identification and depiction have historically focused on the structure in two dimensions. In this work, we –a team of visualization scientists and meteorologists – propose a novel visualization approach to analyze the three-dimensional structure of atmospheric fronts and related physical and dynamical processes. We build upon existing approaches to objectively identify fronts as lines in two dimensions and extend these to obtain frontal surfaces in three dimensions, using the magnitude of temperature Change along the gradient of a moist potential temperature field as the primary identifying factor. We introduce the use of normal curves in the temperature gradient field to visualize a frontal zone (i.e., the transitional zone between the air masses) and the distribution of atmospheric variables in such zones. To enable for the first time a statistical analysis of frontal zones, we present a new approach to obtain the volume enclosed by a zone, by classifying grid boxes that intersect with normal curves emanating from a selected front. We introduce our method by means of an idealized numerical simulation and demonstrate its use with two real-world cases using numerical weather prediction data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/123309/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Interactive 3D Visual Analysis of Atmospheric Fronts
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kern, MichaelTU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hewson, TimECMWF, Reading, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schäfler, AndreasDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Westermann, RüdigerTU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rautenhaus, MarcTU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2018
Erschienen in:IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TVCG.2018.2864806
Seitenbereich:Seiten 1-11
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1077-2626
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Three-dimensional displays;Visualization;Weather forecasting;Cyclones;Ocean temperature;Two dimensional displays;Meteorology;Atmospheric Fronts;Feature Detection
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Schäfler, Andreas
Hinterlegt am:19 Nov 2018 09:45
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:19

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