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Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 1 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung.

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Präsentation zum Thema: "Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 1 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung."—  Präsentation transkript:

1 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 1 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen von Dipl.-Met. Elmar Weigl (DWD-Hydrometeorologie) beim Abschlusstreffen des Projektes AQUARadar der Universität Bonn am 10. Juli 2009 in Bonn

2 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 2 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen Einführung Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Fachliches Monitoring von RADOLAN Untersuchungen zu Starkniederschlagsereignissen mittels RADOLAN Ausblick

3 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 3 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen Einführung Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Fachliches Monitoring von RADOLAN Untersuchungen zu Starkniederschlagsereignissen mittels RADOLAN Ausblick

4 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 4 von 26 Niederschlagsüberwachung im DWD in situ: Regenmesser auf Erdboden (1-2 m über der Erdoberfläche) Fernerkundung: Boden- gestütztes Wetterradar Fernerkundung: Wetter- satelliten im All (oben: polar umlaufend in ~800 km Höhe; unten: geostationär in ~36000 km Höhe) -> WZN -> RADOLAN -> CM-SAF

5 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 5 von 26 Vor- und Nachteile der verschiedenen Niederschlagsüberwachungsmethoden: Bodengestützte Messnetze + direkte quantitative Messung + lange Messreihen vorhanden + teils hohe zeitliche Auflösung (1 min) - begrenzte räumliche Repräsentanz - unregelmäßige Stationsverteilung - nur teilweise zeitnah übermittelt - hoher Bearbeitungsaufwand Radarbeobachtungen - indirekte Beobachtung - diverse Fehlerquellen - Quantifizierung aufwendig + flächendeckend + hohe räumliche Auflösung (1 km) + hohe zeitliche Auflösung (5 min) + zeitnah verfügbar Satellitenbilder und -daten + sehr hilfreich zur Analyse der Großwetterentwicklung und in Gebieten ohne ausreichende Abdeckung mit Boden- bzw. Radardaten + nutzbar als Hintergrundinformation, z.B. zur Fehlererkennung - unterschiedliche Instrumente und Plattformen, daher klimatologisch nur bedingt nutzbar - indirekte Beobachtungen, nur bedingt für Niederschlag geeignet - flächendeckend, aber (teils sehr) geringere Auflösung

6 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 6 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen Einführung Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Fachliches Monitoring von RADOLAN Untersuchungen zu Starkniederschlagsereignissen mittels RADOLAN Ausblick

7 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 7 von 26 Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Radarniederschlagsanalyse (RADOLAN) - Teil 1: nicht-angeeichte RADOLAN-Vorstufe nur auf Basis von fünf-minütlichen Radarniederschlagsdaten - Teil 2: angeeichte RADOLAN-Produkte incl. Nutzung der aktuell verfügbaren stündlichen Ombrometerdaten Radarniederschlagsvorhersage (RADVOR-OP) - Radar-Nowcasting bis zwei Stunden

8 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 8 von 26 Übersicht aller in Echtzeit verfügbaren operationellen RADOLAN-Produkte verfügbar nach zeitliche Auflösung Inhalt Produkt- kennung Anwendung 2 Min.5 Min.Original Radardaten in qualitativen rvp-6-Einheiten RX KONRAD, CellMOS, EuRadCom 3 Min.5 Min. Radardaten nach Abschattungskorrektur und nach Anwendung der verfeinerten Z-R-Beziehungen in Niederschlagshöhen umgerechnet RZ Radarwetter, quantitatives RADAR- Nowcasting 5 Min. Mitteleuropäische quantitative Radardaten: räumliche Ausdehnung auf alle Deutschland beeinflussende Fluss- Einzugsgebiete EZ Quantitative Niederschlagsanalyse (Mitteleuropa) 5 Min. qualitätsgeprüfte Radardaten nach Abschattungskorrektur und nach Anwendung der verfeinerten Z-R-Beziehungen in Niederschlagshöhen umgerechnet / Qualitätsflags RY/QY COSMO-DE, AutoWARN 5 Min. 60 Min. (alle 5 Min.) RZ auf eine Stunde aufsummiert RH Warnwesen, AutoWARN 7 Min. 60 Min. (alle 5 Min.) EZ auf eine Stunde aufsummiert EH Warnwesen Teil 1: Nicht-angeeichte RADOLAN-Vorstufe

9 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 9 von 26 verfügbar nach zeitliche Auflösung Inhalt Produkt- kennung Anwendung 30 Min.60 Min.vorangeeichte Radardaten nach Anwendung eines Faktors RB RANIE, SNOW 30 Min.60 Min. angeeichte Radardaten: Endergebnis der Aneichung nach Durchführung der gewichteten Mittelung aus zwei Standardverfahren RW HVZ, quant. RADAR- Nowcasting, Landwirtschaft, Auswertung 40 Min.60 Min. Mitteleuropäische quantitative Radardaten: räumliche Ausdehnung auf alle Deutschland beeinflussende Fluss- Einzugsgebiete EB/EW Quantitative Niederschlagsanalyse (Mitteleuropa) 40 – 60 Min. 6h/12h/24h (alle 60 Min.) aufsummierte, angeeichte Radardaten SQ/SH/ SF Warnwesen, HVZ 60 – 120 Min.60 Min. Radardaten nach Merginganeichung/ angeeichte Radardaten: Endergebnis der Aneichung nach Durchführung der gewichteten Mittelung aus zwei Standardverfahren und dem Mergingverfahren RL/RU HVZ 18 – 25 h60 Min./24h nach-angeeichte Radardaten: Endergebnis der Aneichung nach Durchführung der gewichteten Mittelung aus zwei Standardverfahren RW2, SF2 HVZ Teil 2: Angeeichte RADOLAN-Produkte

10 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 10 von 26 Übersicht aller in Echtzeit verfügbaren RADVOR- OP-Produkte im prä-operationellen Testbetrieb verfügbar nach zeitliche Auflösung Inhalt Produkt- kennung Anwendung 4 Min.5 Min. Qualitativ-quantitative, vorhergesagte Radardaten auf der Basis der RZ-Produkte von RADOLAN; Vorhersage bis 2h RV Radarwetter, quantitatives RADAR- Nowcasting 5 Min. 60 Min. (alle 15 Min.) RV auf eine Stunde aufsummiert; Vorhersage bis 2h RS Radarwetter, quantitatives RADAR- Nowcasting 6 Min. 60 Min. (alle 15 Min.) Quantifizierte, vorhergesagte Radardaten auf der Basis der RW-Produkte von RADOLAN und der RS-Produkte; Vorhersage bis 2h RQ HVZ

11 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 11 von 26 Einführung von RADOLAN-ME: Erweiterung der mitteleuropäischen quantitativen Radarkomposits (5min, 1h) und Aneichung mit mitteleuropäischen Ombrometerdaten Ist: Integration der Radardaten Belgiens, Frankreichs, der Niederlande und der Schweiz in die nationale RADOLAN-Prozesskette; nur Aneichung mit nationalen Ombrometer- messnetzen (DWD und Bundesländer) und internationalen SYNOPs Soll: Integration weiterer Radars aus den Nachbarstaaten im N, E und SE von Deutschland und Aneichung mit allen nationalen Ombrometermessnetzen

12 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 12 von 26 Einführung von RADOLAN-ME: EW-Produktbeispiel vom , 17:50 UTC: links: nationaler; rechts: mitteleuropäischer Ausschnitt

13 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 13 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen Einführung Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Fachliches Monitoring von RADOLAN Untersuchungen zu Starkniederschlagsereignissen mittels RADOLAN Ausblick

14 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 14 von 26 Fachliches Monitoring von RADOLAN

15 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 15 von 26 Fachliches Monitoring Vor- und Nachteile der verschiedenen Aneichverfahren Gerade bei extrem kon- vektiven Ereignissen zeigen sich die unterschiedlichen Schwächen der verschiede- nen Aneichverfahren: Subjektiv am besten schneidet hier das vorangeeichte Produkt RB ab. Während das aus den beiden Standardverfahren be- rechnete RW sowohl die räum- liche Verteilung verzerrt als auch die Intensität auf über 300 mm/h aufbläht, werden mit dem Mer- ging-Produkt RL zwei weitere Zellen vollkommen unterdrückt. Beim vermeintlich besten, objektiv aus allen drei Aneichverfahren verschnittenem RU (best of three) wird die südöstliche Zelle auch verschmiert. Radar, original (RH)Ombrometer Radar, vorangeeicht (RB) Radar, angeeicht (RW) Radar, merging (RL)Radar, RL+RW (RU) Auswertung vom , 18:50 UTC in der Oberpfalz

16 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 16 von 26 Seit Dezember 2007 werden drei verschiedene Aneichverfahren im operationellen Routinebetrieb erstellt Vergleich der zu täglichen Niederschlagswerten aufsummierten, stündlichen Radarkomposits RA, RM, RW, RL und RU mit vier konventionellen Niederschlags- stationen auf Basis täglicher Werte (verschiedene Schwellenwerte) für vier Monate schlechtere POD für RL ab 5 mm/d, schlechtere RMSE für RL und RU (generell) Fachliches Monitoring

17 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 17 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen Einführung Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Fachliches Monitoring von RADOLAN Untersuchungen zu Starkniederschlagsereignissen mittels RADOLAN Ausblick

18 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 18 von 26 Untersuchung des Starkniederschlages in Dortmund am In NRW noch kein Zugriff auf das verdichtete Landes- und/oder Wasserverbände-Messnetz Räumliche Niederschlagsstruktur kann nur mittels Radar wieder- gegeben werden RADOLAN-Auswertungen für die Zeitspanne von 15 bis 18 Uhr MESZ: Abb. von oben nach unten zeitlich angeordnet: 15-16, und MESZ bzw. von links nach rechts: Niederschlagsver- teilung aus Boden-, Original-Radar- und kombinierten Boden-Radar-Messungen (RADOLAN, angeeicht) MESZ Boden Original-Radar Radar,angeeicht Foto: WDR; entnommen aus Berliner Wetterkarte vom

19 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 19 von 26 RADOLAN-Auswertungen für die Zeitspanne von 15 bis 18 Uhr MESZ im Vergleich mit den Bodenmesswerten der meteomedia-Station Dortmund-Universität und der Station Dortmund-Marten der Emschergenossenschaft Zeit (MESZ) RADOLAN-Pixel bzw. Station 1h-RR-Wert (15-16)1h-RR-Wert (16-17)1h-RR-Wert (17-18)3h-RR-Wert (15-18) DO-Uni aus RADOLAN (Boden)0,310,11,612,0 DO-Uni aus RADOLAN (Original-Radar)100,1126,971,9298,9 DO-Uni aus RADOLAN (Radar-angeeicht)43,166,519,0128,6 Station DO-Uni (meteomedia)50,3125,224,7200,2 Station Waltrop0,02,75,48,1 Station Bochum0,512,10,713,3 Station Gevelsberg0,0 0,8 Station DO-Marten (EG; jeweils ca. zwei km westlich und nördlich von DO-Uni) bzw. RADOLAN (Radar-angeeicht) 42,0 bzw. 43,0 55,6 bzw. 58,2 12,9 bzw. 20,1 110,5 bzw. 121,3 Sowohl die gemessenen 1h- (von 16-17) und 3h-Werte der Station DO-Uni als auch die aus RADOLAN ermittelten Werte übertreffen bei weitem die Jährlichkeit von 100 Jahren Die extrem hohe räumliche Variabilität dieses Jahrhundertereignisses spiegelt sich bereits bei den Werten der beiden Niederschlagsstationen innnerhalb Dortmund wieder Untersuchung des Starkniederschlages in Dortmund am

20 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 20 von 26 Untersuchung des Starkniederschlages in Poxdorf am Angeeichte Tageswerte des Niederschlags mit maximalem Wert von 146,1 mm gegenüber einem maximal an der Station Bräuningshof gemessenem Wert von 167,2 mm in der Poxdorfer Zelle Entfernung zu den nächsten Radars jeweils ca. 100 km (südlich von Neuhaus bzw. westlich von Eisberg) Und genau im südwestlichen Teil dieser Zelle, also abgewandt von beiden Radars, liegt Bräuningshof klassischer Fall von Niederschlags- dämpfung

21 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 21 von 26 Untersuchung des Starkniederschlages in Poxdorf am Angeeichte Tageswerte des Niederschlags mit Werten über 100 mm für die Zeitspanne vom , 05:50 bis , 05:50 UTC nur knapp östlich der nächst gelegenen Online-Aneichstation Möhrendorf-Kleinsee- bach mit einem Stationswert von 73,5 mm. Nur in 2 km Entfernung befindet sich in Bräuningshof eine Offline-Station des AGV Mittlere Regnitz, die einen Tageswert von 167,2 mm gemessen hat. Bräuningshof Wellerstadt Poxdorf Hagenau Effeltrich Baiersdorf Point Baiersdorf In der Huth Tägliche Niederschlagshöhen (RR) der Stationen mit zugehörigen RADOLAN- Werten: RH = Radar-Original, RB = Radar- vorangeeicht, RW = Radar-best-angeeicht

22 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 22 von 26 Untersuchung des Starkniederschlages in Poxdorf am An 2 (von 8) Stationen (Bräuningshof; Baiersdorf In der Huth) sind sogar die Original-Radarwerte niedriger als die Stationswerte; nur an 2 Stationen (Wellerstadt; Möhrendorf) sind die best- angeeichten wirklich die besten!Relative Fehler (s. Grafik) von RADOLAN zu den gemessenen Werten der acht Stationen und im Mittel Genauigkeit von RADOLAN (Volumen- messung) zur punktuellen Stationsmessung am Ort einer Aneichstation: ca. 10%; vorangeeichte Werte (RB) sind im Mittel für diesen Fall und für dieses Gebiet am besten! Ähnlichkeit zum Dort- munder Ereignis: sowohl die extrem starken Gradienten von 110,5 auf 200,2 mm/3h (DO) auf 3 km bzw. von 73,5 auf 167,2 mm/6h auf 2,5 km als auch extrem hohe Werte werden während des RADOLAN- Prozesses geglättet bzw. gemindert. Teilweise sind sogar die hohen Original-Radarwerte am besten! Aneichstation

23 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 23 von 26 Aktueller Sachstand und Ausblick zur quantitativen Niederschlagsbestimmung mittels Boden- und Radarmessungen Einführung Produktübersicht (RADOLAN und RADVOR-OP) Fachliches Monitoring von RADOLAN Untersuchungen zu Starkniederschlagsereignissen mittels RADOLAN Ausblick

24 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 24 von 26 Ausblick Genauigkeit, Verifikation und Klimatologie von RADOLAN Stetisierung als verbessertes Kompositverfahren Vervollständigung von RADOLAN-ME: -Radars im N (DK), E (PL, CZ, …) und SE (A, …) - zusätzliche Ombrometer im benachbarten Ausland weitere Online-Stationen für die Aneichung durch Kooperationspartner

25 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 25 von 26 Erweiterung der Produktpalette von RADOLAN-ME: - EX-Produkt (analog zum RX) - EY-Produkt (analog zum RY) Unterscheidung in fest und flüssig beim Radar- Nowcasting (RE-Produkt) Operationalisierung des quantitativen Radar-Nowcastings Ausblick

26 Deutscher Wetterdienst Abteilung Hydrometeorologie KU 4 – 07/2009 – Folie 26 von 26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Dipl.-Met. Elmar Weigl Frankfurter Strasse Offenbach/Main Internet:www.dwd.de/RADOLAN


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