The effects 9of inhomogeneous drop size distributions (DSDs) in a radar volume, vertical structure and spectral modes of DSDs
Final Report Abstract
Regenradare, wie sie der Deutsche Wetterdienst betreibt, werden seit langem als die Lösung des Niederschlagmessproblems 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 Radarechos im Detail analysiert, um eine solide Basis für die Niederschlagsbestimmung mittels Radar zu schaffen. In dem Hamburger Teilprojekt „The effects of inhomogeneous drop size distribulions (DSD) in a radar volume, vertical structure and modes of DSDs" wurden folgende Ergenisse erzielt: - Die Auswirkung inhomogener Tropfendichteverteilung in einem typischen Wetterradarvolumen wurde mit Hilfe hochauflösender Messungen untersucht. Für ein konvektives Regenereignis wurden hiermit erklärbare Überschätzungen der Regenrate von bis zu 30% gefunden. - Ein weiterer Beitrag zur Unsicherheit der Regenratenbestimmung von mehr als Faktor 4 konnte dem zeitlichen Gradienten der Radarreflekli vität Z zugeordnet werden. - Es wurde nachgewiesen, dass das lineare Depolarisationsverhältnis in der Schmelzschicht als hoch signifikanter Indikator für die Tropfengrößenverteilung und damit für den α-Parameter der Z-R-Beziehung verwendet werden kann. - Die Analyse der gebräuchlichen Algorilhmen zur Dämpfungskorrektur hat gezeigt, dass dort stets die Differenz zwischen der wahren und scheinbaren Füllung in einem Streuvolumen vernachlässigt wird. Dies führt im Falle des iterativen Algorithmus (HL) von Hildebrand (1978) zur Divergenz bereits bei mäßiger Dämpfung im Streuvolumen und damit zu einer stark eingeschränkten Anwendbarkeit. Im Fall des analytischen Verfahrens von Hitschfeld und Bordan (1954) führt diese Vernachlässigung zu einem signifikanten aber, wie gezeigt werden konnte, vermeidbaren Fehler der Dämpfungskorrektur. Die Ablösung des moderneren HL-Algorithmus durch den älteren - aber modifizierten - Algorithmus von Hilschfeld und Bordan hat zu einem deutlich erweiterten Einsalzbereich des MRR geführt. Die Modifikation ist auch auf Wetterradarmessungen anwendbar. - Ein erster Versuch zur Doppler-Polarimetrie brachte überraschende, nicht mit der Theorie übereinstimmende Ergebnisse. Für belastbare quantitative Aussagen ist jedoch ein gründlicher und aufwändiger angelegtes Experiment erforderlich.
Publications
- Areal homogeneity of Z-R-relations. Proc. Fourth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology ERAD 2006, Barcelona, 18 - 22 September 2006
Peters, G.; Fischer, B.: Clemens, M.
- Rain estimation from partially filled scattering volume. Proc. Fourth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology ERAD 2006, Barcelona, 18 - 22 September 2006
Peters, G.; Fischer, B.
- Simultaneous X-band and K-band sludy of precipitations. Proc. Fourth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology ERAD 2006, Barcelona, 18 - 22 September 2006
Van Baelen, J.; Brucker, L. ; Peters, G. ; Fischer, B.; Muenster, H.
- Attenuation correction of vertically pointing K-Band Doppler radars. Proc. Fifth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology ERAD 2008, Helsinki, Finland 30 June - 4 July 2008
Peters, G.
