Das Modell SNOW4 simuliert Auf- und Abbau der winterlichen Schneedecke. Es liefert alle 6 Stunden eine Analyse der vergangen 30 Stunden sowie eine Vorhersage der Schneedeckenentwicklung bis zu 72 Stunden.

Das Abarbeitungsgebiet für das Modell SNOW4 ist derzeit ein Rechteck von 1.250 km Breite und 1.050 km Höhe. Es reicht etwa von 2,0 bis 21,1 °Ost und etwa von 45,9 bis 55,3 °Nord. Mit einer resultierenden Fläche von ca. 1,3 Millionen km² umfasst es alle aus Deutschland in nördliche Richtung entwässernden Flusseinzugsgebiete. Das Flussgebiet der Donau und ihrer Nebenflüsse ist bis etwa Wien überdeckt. Das Gitternetz, das dem Modellareal zugrunde liegt, ist identisch mit dem des Verfahrens RADOLAN. Es basiert auf einer stereographischen Polarprojektion, die auf die Breitenreferenz von 60 °Nord und den Meridian 10 °Ost bezogen ist.

Die Basis des Dateninputs für die Analyse-Phase bilden Messwerte von Bodenstationen. Täglich werden von ca. 1.600 Stationen Stundenwerte synoptischer Beobachtungen verarbeitet. Hinzu kommen noch Stundenwerte des Niederschlages von mehr als 3.700 Messstellen. Die gemessenen Niederschlagswerte werden hinsichtlich ihrer geräte- und aufstellungsbedingten Fehler (z.B. Überwehung des Messgerätes) mit einem bewährten Algorithmus korrigiert. Darüber hinaus gehen Radar-Niederschlagsdaten ein. Neben diesen Stundenwerten werden weiterhin tägliche Schneemessungen genutzt. Beobachtungen der Schneehöhe sind an bis zu ca. 2.170 Stationen und des spezifischen Wasseräquivalents an maximal etwa 660 Stationen verfügbar. Nach einer Datenprüfung werden sie zur Erfassung des Istzustand der Schneedecke und zum Modellabgleich verwendet. Ergänzt werden sie durch eine „Schneemaske“ aus Satellitendaten.

Die Radar- und Boden-Beobachtungen stammen zum einen aus dem DWD-Messnetz sowie aus Partnermessnetzen der Bundesländer Deutschlands. Zum anderen handelt es sich dabei auch um Daten aus Bundesländern Österreichs, von ausländischen Wetterdiensten und deren Partnern. Innerhalb Deutschlands werden entsprechende Messdaten derzeit von 10 Einrichtungen aus 8 Bundesländer für SNOW4 bereitgestellt. Aktuelle Partner aus Österreich sind ZAMG, die hydrographischen Dienste von Tirol und Vorarlberg sowie Lawinenwarndienst und Wasser AG aus Tirol. Weitere Daten von ausserhalb Deutschlands stellen Météo-France, MeteoSwiss, CHMI, IMGW, KMI, SETHY (Wallonien) und KNMI Daten zur Verfügung. Für die Vorhersage der Schneedeckenentwicklung werden Ausgabewerte des Vorhersagemodells ICON-EU-Nest verwendet, die den gemessenen Größen entsprechen. Beobachtungs- und Vorhersagedaten werden mit unterschiedlichen statistischen Interpolationsverfahren auf die Mittelpunkte der insgesamt 1.312.500 Gitterboxen übertragen. Dort stehen sie dem Modell zur Simulation der stündlichen Schneedeckenetwicklung im Analyse- und Vorhersagemodus zur Verfügung.

Der physikalische Modellkern basiert auf einer stündlichen Diskretisierung aller Energie- und Massenströme. In zwei Teilsegmenten wird intern die Energie- und Massenbilanz der Schneedecke berechnet. Im Energiebilanz-Teilmodell wird die durch diese unterschiedlichen Energieströme bestimmte Schmelzwärme ermittelt. Dabei werden auch die auf die Energieströme wirkenden Größen berücksichtigt.
Die Massenbilanz wird mittels des Snow-Compaction-Verfahrens nach F. BERTLE, ermittelt.

In Abhängigkeit von der Energiebilanz kann es zu Phasenumwandlungen in der Schneedecke kommen. Ist genügend Energie verfügbar, kann Schnee schmelzen. Andernfalls kann auch bereits geschmolzener Schnee, der noch als Flüssigwasser in den Poren der Schneedecke gespeichert ist, wieder gefrieren. Die mit diesen Schmelz- und Erstarrungsprozesse verbundene Alterung der Schneedecke wird über eine Erhöhung der Schneedichte berücksichtigt. Auch die damit einhergehende Verringerung des Retentionsvermögens – d.h. der Speicherkapazität des Schnees für flüssiges Wasser – wird in SNOW4 modelliert. Gleichfalls wird bei Neuschnee einer Verjüngung des Schnees über eine Verringerung der Schneedichte und einer Erhöhung des Retentionsvermögens Rechnung getragen.

Fällt Regen auf die Schneedecke, wird er bei ausreichendem Retentionsvermögen in den Poren des Schnees gespeichert. Auch in diesem Fall kann es bei einer negativen Energiebilanz zu den bereits beschriebenen Alterungserscheinungen der Schneedecke kommen. Ist die Speicherkapazität für Flüssigwasser erschöpft, fließt weiterer Regen gemeinsam mit dem eigentlichen Schmelzwasser aus der Schneedecke ab. Auch der quantitativ geringe Wasserverlust der Schneedecke durch Verdunstung ist im Modell erfasst.
Dieses zweistufige Schema (Energie- und Massenbilanzmodul) wird alle 6 Stunden zu den Vorhersagezeitpunkten 00, 06, 12 und 18 UTC abgearbeitet. Einer Analyse der jeweils zurückliegenden 30 Stunden definiert den Anfangszustand für die darauf aufsetzende Vorhersage. Diese prognostiziert dann die Schneedeckenentwicklung für die kommenden 72 Stunden.

Für jeden Stundenschritt werden für die einzelnen Nutzer der SNOW4-Resultate das Wasseräquivalent und das Niederschlagsdargebot ausgegeben. Diese Daten werden innerhalb individueller rechteckiger Ausschnitte aus dem Modell-Berechnungsgitter in ASCII-Format Passwort-geschützt abgegeben.
Auch außerhalb Deutschlands nutzen eine Reihe von Einrichtungen die Ergebnisse von SNOW4.

Darüber hinaus werden für Niederschlagsdargebot, Wasseräquivalent und Schneehöhe für ausgewählte Intervalle bzw. Zeitpunkte Kartendarstellungen produziert. Diese werden sowohl im DWD-Intranet als auch im wasserwirtschaftlichen Internetportal des DWD – WaWIS – für eine geschlossene Benutzergruppe bergestellt.

SNOW4-Vorhersagen für ausgewählte Zeitpunkte und Intervalle werden intern ebenfalls für das meteorologische Arbeitsplatzsystem NinJo zur Verfügung gestellt. Sie werden dort für verschiedene Zwecke wie z.B. die Erstellung von Warnungen genutzt.

Des Weiteren werden SNOW4-Felder für das Hoheitsgebiet der Bundesrepublik Deutschland auf dem Open-Data-Server des DWD bereitgestellt. Es handelt sich dabei um frei verfügbare Geodaten in ASCII-Dateiformat. Einmal täglich werden die interpolierten Messungen von Schneehöhe und Wasseräquivalent von 06 UTC des aktuellen Tages dort abgelegt. Viermal täglich werden stündliche Analysen dieser beiden Elemente und des Niederschlagsdargebotes für die letzten 30 Stunden für dieses Gebiet erstellt.