Projekt:FE Beobachtung 1/Wetterradar/Heuel(2004)(Dissertation)
| Literatur Wetterradar |
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Artikel Bücher Dissertationen |
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Heuel, E.-M. (Dissertation)
[Bearbeiten]Quantitative Niederschlagsbestimmung aus Radardaten: Ein Vergleich von unterschiedlichen Verfahren unter Einbeziehung der Statistischen Objektiven Analyse Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät, Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2004
Dieser Doktorarbeit beinhaltet im Allgemeinen die Problematik der Niederschlagsbestimmung mit Radar, die beispielsweise für die heutige Hochwasservorhersage von entscheidender Bedeutung ist. Hierbei wird versucht eine Verbesserung der Niederschlagsquantifizierung über zwei Wege zu erreichen. Einmal werden dafür über konventionelle Methoden ermittelten Bodenmessdaten des Niederschlages genutzt. Die andere Möglichkeit besteht darin, verschiedene Verfahren zur Radardatenaufbereitung anzuwenden.
Anfangs werden Grundlagen zu den Messprinzipien und zur Theorie der beiden Niederschlagsmessmethoden beschrieben und auf die Datensituation eingegangen.
Bei Radardatenaufbereitung werden verschiedene grundlegende Verfahren angewendet, die den Fehler aus der Radarmessung reduzieren, die beispielsweise durch Abschwächung des Radarsignals mit der Entfernung (Dämpfungskorrektur) oder durch unerwünschte Radarechos (Clutterfilterung) entstehen. Ferner wird auch auf die Radardatenaufbereitung mittels Satellitendaten beschrieben. Ebenso wird auf die Anwendung einer variablen Z/R-Beziehung eingegangen, die einen funktionellen Zusammenhang zwischen Reflektivität des Radarsignals Z und der Regenrate R herstellt und damit zur Bestimmung von Regenintensitäten aus den Radarinformationen dient. Der Gebrauch einer allgemeinen Form dieser Beziehung stellt oft eine große Fehlerquelle bei der Niederschlagsquantifizierung dar. Beeinflusst wird die Z/R-Beziehung vom Tropfenspektrum, das aufgrund der hohen Variabilität des Niederschlagsprozesses abhängig von Niederschlagsart ist und damit wiederum von der vorherrschenden Wettersituation und Jahreszeit. Eine angewandte allgemeine Form der Z/R-Beziehung führt letztendlich zur Über- oder Unterschätzung des Niederschlags. Um diesen Fehler zu minimieren werden stratiforme und konvektive Niederschlagsereignisse getrennt betrachtet. Bei diesen Niederschlagsarten unterscheiden sich die Tropfenspektren besonders stark. Der nächste Arbeitsschritt besteht in der Ableitung geeigneter Z/R Beziehungen. Dabei besteht die Möglichkeit das Tropfenspektrum mithilfe eines physikalischen Wolkenmodells zu modellieren. Eine weitere Methode bezieht sich auf die direkt Bestimmung durch Messungen mit Distrometern, die allerdings in der Praxis nur schwer realisierbar ist. Ein anderer Ansatz ist, die Z/R-Beziehung aus einer Regression zwischen vom Radar gemessen Reflektivitäten und die mit Regenwippen ermittelten Regenraten abzuleiten (WPM-Methode). Die WPM-Methode wird hier für konvektive Ereignisse angewendet. Letztendlich hilft die Verwendung einer variablen Z/R-Beziehung die Fehler bei der Quantifizierung des Niederschlages zu verringern.
Die zu Anfang genannten zwei Wege zur Verbesserung der Niederschlagsquantifizierung werden anhand von Fallbeispielen einer aufwendigen Analyse unterzogen. Dabei werden für die untergeordneten Verfahren Einzelanalyse durchgeführt um den Einfluss jedes Verfahrens auf die Gesamtgüte zu quantifizieren und abschließend das Zusammenspiel aller analysiert.
In der Schlussbetrachtung werden die verschiedenen Verfahren noch einmal miteinander verglichen und die Vor- und Nachteile aufgezeigt. Darüberhinaus werden Erweiterungs- und Verbesserungsmöglichkeiten beschrieben.
--Chrispy 12:50, 29. Jun. 2008 (CEST)