Mode-concept for individualising the Z-R-relation for precipitation radar
Final Report Abstract
Regenradare, wie sie der Deutsche Wetterdienst betreibt, werden seil langem als die Lösung des Niederschlagsmessproblems gesehen, doch ist der Zusammenhang zwischen der Radarechostärke und dem Niederschlag sehr variabel. Trotz intensiver internationaler Forschung seit gut 50 Jahren konnten nur wenige Ansätze für die Fehlerkorrektur und Echointerpretation gefunden werden. In dem DFG-geförderten Verbundprojekt AQUARadar wurden Radarechos mit Hilfe von neuen mathematischen Methoden, speziellen Messgeräten und neuen Laborexperimenten im Detail analysiert, um eine solide Basis für die Niederschlagsbestimmung mittels Radar zu schaffen. Im Hamburger Teilprojekt „Mode-concept for individualising the Z-R-relalion for precipitation radar" wurden folgende Ergebnisse erzielt: • Mit dem Joss-Waldvogel Disdrometer gemessene Tropfenspektren wurde im Hinblick auf spektrale Moden untersucht. Dabei hal sich gezeigt, dass die in den Spektren auftretenden diskreten Maxima Artefakte des Kalibrierungsverfahrens und nicht auf mikrophysikalische Prozesse zurückzuführen sind. • Analysen der mit dem Mikro-Regen-Radar gemessenen Spektren zeigten, dass über Phasen, die bis zu mehreren Stunden andauern können, spektrale Moden existieren, diese jedoch nur für diesen Zeitraum diskreten Tropfendurchmessern zu geordnet werden können. • Es konnten in dem überwiegenden Teil der Messungen Zeiträume nachgewiesen werden, in denen das Verhalten der gemessenen Tropfenspektren bei Änderung der Niederschlagsrate persistent ist. Der Übergang in den nächsten Zustand erfolgt dabei nahezu instantan. • Die Höhenabhängigkeit einer empirischen Z/R-Beziehung zeigt deutlich die Problematik der Aneichung von Wetterradaren an bodennahe Messungen. Notwendig wäre die Ableitung der Z/R-Beziehungen im jeweiligen Messvolumen bzw. der entsprechenden Höhe. Dies kann mittels Mikro-Regen-Radar erreicht werden. • Es konnte eine neue Methode abgeleitet werden, mit der eine operationelle Erkennung von Z/R-Beziehungen möglich isl. Mit dieser Methode wird es möglich sein die quantitative Niederschlagsmessung mittels Wetterradar signifikant zu verbessern. Eine zukünftige Aufgabe ist die Implementierung und Erprobung in einem bestehenden Radarnetzwerk.
Publications
- Spectral and integral modes in measured raindropsize distributions. Proceedings in Fourth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology, ERAD Publication Series Vol. 3, 2006
Clemens, M., G. Peters, J. Seltmann, P. Winkler
- Time-height evolution of measured raindrop size distributions. Proceedings in Fourth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology, ERAD Publication Series Vol. 3, 2006
Clemens, M., G. Peters, J. Seltmann, P. Winkler
- Identification of temporal stable Z/R relations using micro-rain radars. Proceedings in Fifth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology, ERAD Publication Series, 2008
Clemens, M., G. Peters, J. Seltmann, P. Winkler
