Sachstandsbericht

AQUARadar B

Silke Trömel, Clemens Simmer

Die TheorieAtlas et al., 1990:

Liefern eine Theorie für die Schätzung

1. …des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiveneinzigen Regengebiets/-systems über seine Lebenszeit sowie

2. …des flächenweiten instantanen Niederschlags von einerVielzahl von Systemen

durch Messung der Fläche mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

Was bisher geschah

HMEAN HSTD

ATI

A()AoA()/Ao

D

MBBTBB

RTBBTNBBRTNBBMEe

MVSTD

MVMEAN

METH

STDBB

IRVDi :

Neue Radarvolumendeskriptoren:

Mittlere Kompaktheit MCOM

Neue Radarvolumendeskriptoren:

Mittlere Kompaktheit MCOM

Mittlere Windscherung MSHEAR

SHEAR= | v850-v500 |

Aus nächstgelegenem Radiosondenaufstieg: Windrichtung und -betragin beiden Höhen

Neue Radarvolumendeskriptoren:

Mittlere Kompaktheit MCOM

Mittlere Windscherung MSHEAR

Orographischer Niederschlagsverstärker ORO+ bzw. ORO±(G. H. Roe, 2005)

Annahme: Die Kondensationsrate von Wasserdampf ist vergleichbar mit der Änderungsrate des gesättigten Feuchtegehalts.

Die totale Kondensationsrate S in einer vertikalen gesättigten Säule,in der in jedem Niveau die vertikale Geschwindigkeit dem orograph.erzwungenen Auftrieb ist, liefert eine Obergrenze für die Nieder-schlagsrate, die durch stabiles Aufsteigen erreicht werden kann.

Neue Radarvolumendeskriptoren:

Mittlere Kompaktheit MCOM

Mittlere Windscherung MSHEAR

Orographischer Niederschlagsverstärker ORO+ bzw. ORO±(G. H. Roe, 2005)

Die spezifische Feuchte bei Sättigung:

Die Magnus-Gleichung: mit

Feuchtadiabatisch:

Masse Wasserdampf pro Volumen gesättigte Luft: mit

Neue Radarvolumendeskriptoren:

Mittlere Kompaktheit MCOM

Mittlere Windscherung MSHEAR

Orographischer Niederschlagsverstärker ORO+ bzw. ORO±

Aus nächstgelegenem Radiosondenaufstieg: T(z), p(z)

∆

w=u·Aus ∆Bodenhöhe/ ∆t (600s) am Z-Zentrum:

2 Modelle

1.) Keine Information über Wind und Orographie

2.) ORO+, ORO±, MSHEAR werden auch angeboten

Erkl. Varianz: 98.93%Max. rel. Fehler: 88.5%In 74 (22) von 100 Fällen ist derrel. Fehler kleiner 10% (2%).

Erkl. Varianz: 99.25%Max. rel. Fehler: 103.2%In 79 (31) von 100 Fällen ist derrel. Fehler kleiner 10% (2%).

Relative Fehler

Rain events

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Rel

ativ

e er

ror

base

d on

the

firs

t m

odel

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Rain events

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Rea

ltive

err

or b

ased

on

the

seco

nd m

odel

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Relative Fehler

Rain events in ascending order of the associated relative error

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Rel

ativ

e er

ror

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10The second model (opographic rainfall amplifier is taken into account)The first model

Was nun kommt: ModellevaluierungProblem:

Ausschließliche Verwendung von Niederschlagsmessungen als ‚ground truth‘ spiegelt ebenso die prinzipiellen Zusammenhänge wieder, jedoch mit deutlich mehr Rauschen aufgrund unzureichender Datengrundlage und radarbasierten Fehlern

Verwendung des Mainzer Niederschlagsprodukts(Heini Wernli, Marcus Paulat, Matthias Zimmer, Martin Hagen)

Radardaten werden für die ‚ground truth‘ UND die Schätzung verwendet!!

Anwendung der gewonnenen Modellgleichungen auf reale Radardatenund den Niederschlagsschätzer statistisch mit Bodenmessungen vergleichen(Test auf signifikanten Unterschied)

Das „Mainzer Niederschlagsprodukt“

…PC-Produkt des DWD, d.h. die 15-minütigen Komposits (Auflösung 4km) auf Basis der 16 operationellen Radare mit der Einteilung in 6 Reflektivitätsklassen (jeweils Untergrenzen):

7 dBZ 0.1 mm/15min.19dBZ 0.3 mm/15min.28dBZ 0.9 mm/15min.37dBZ 2.5 mm/15min.46dBZ 14 mm/15min.55dBZ 40 mm/15min.

… 24h Niederschlagssummen auf LM-Gitter (Auflösung 7km) auf Basis von ≈ 4000 Stationen Deutschlands (DWD).(Liegen momentan für 2001 bis 2004 vor, 2005 ist in Bearbeitung.)

verwendet

Das „Mainzer Niederschlagsprodukt“

Disaggregierung:

Berechnung des Beitrags F eines jeden 15-minütigen Radarniederschlag A am täglichen Radarniederschlag B an jedem Gridpunkt: F=A/B. Bezeichnet C den täglich akkumulierten Niederschlag auf Basis der Niederschlags-stationen, so ergibt C·F den 15-minütigen disaggregierten Niederschlagswert.

Das „Mainzer Niederschlagsprodukt“

02.05.2004 – 29.09.2004 mit maximal 11 Fehlwerten und einzelnen Fehltagen.

Radarvolumendaten

28.04.2004: FBG, TUR, MUC 21.06.2004: FBG, TUR, MUC18.07.2004: FRA19.07.2004: BLN, EIS, FRA, MUC, NHB, ROS, zT HAM23.07.2004: BLN, ROS22.09.2004: HAM, zT BLN

Kein ProduktKein Produkt

2 Fehlwerte

(Dank an Jörg Seltmann!)

Radar (UTC):FRA

5:30 –5:30 UTC des Folgetags

Be rl in

Eis berg

F eldb erg

F ran kf ur t

H a m b urg

F ürholz en

N euh ei le nba ch

R os to ck

T ürk heim

Radar (UTC):BLN, EIS, FRA,MUC, NHB, ROS,zT HAM

5:30 –5:30 UTC des Folgetags

Be rl in

Eis berg

F eldb erg

F ran kf ur t

H a m b urg

F ürholz en

N euh ei le nba ch

R os to ck

T ürk heim

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Eis berg

F eldb erg

F ran kf ur t

H a m b urg

F ürholz en

N euh ei le nba ch

R os to ck

T ürk heim

5:30 –5:30 UTC des Folgetags

Feldberg, 21.06.2004

Feldberg, 21.06.2004

Zusätzliche Cluttereliminierung-light

Danke!