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Bodenmessungen von DSDs während der SOP Von Martin Leeb, DLR Oberpfaffenhofen.

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Präsentation zum Thema: "Bodenmessungen von DSDs während der SOP Von Martin Leeb, DLR Oberpfaffenhofen."—  Präsentation transkript:

1 Bodenmessungen von DSDs während der SOP Von Martin Leeb, DLR Oberpfaffenhofen

2 Überblick: Teil 1: Eigenes Forschungsgebiet: Polarimetrisches Radar 1. Bestimmung der Regenrate 2. Bestimmung von DSDs Normierung von DSDs Teil 2: Bodenmessungen von DSDs während der SOP 1. Verwendete Geräte 2. Korrekturmethoden 3. Gerätevergleich 4. Zusammenfassung

3 Bestimmung der Regenrate durch Polarimetrie Regression mit verschiedenen Ansätzen: Entwicklung eines Algorithmus zur Bestimmung der Regenrate mit polarimetrischem C-Band Radar: Dämpfungskorrektur durch KDP Identifikation verschiedener Hydrometeore durch LDR Qualitätskontrolle Operativer Einsatz

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6 Bestimmung von DSDs durch Polarimetrie Berechnung der Parameter von DSD-Verteilungen (Marshall-Palmer, Gamma) aus polarimetrischen Größen. Aktuell: Normierung von DSDs: Sempere-Torres et. al. [1994,1998]: Darstellung von DSDs innerhalb eines Niederschlagsereignisses in Abhängigkeit von nur einer Referenzvariable (z.B. Z, R, LCW …) und einer für das ganze Ereignis gültigen Verteilungsfunktion (hier mit R als Referenzvariablen): Testud et. al. [2001]: Normierung der Parameter von DSD-Verteilungsfunktionen. Parameter bekommen physikalische Bedeutung bzw können leichter aus polarimetrischen Größen abgeleitet werden: Beispiel Gammaverteilung: N 0, λ, μ -> N 0 * (Y-Abschnitt einer Exponentialverteilung mit gleichem LWC, D m (mean particle size), μ (Beschreibung der Form der DSD)

7 Ausblick Zweifache Normierung von DSDs: DSDs können in Abhängigkeit von 2 Referenzvariablen bestimmt werden, die durch polarimetrische Radargrößen abgeleitet werden können. Normierte DSD ist allgemeingültig, d.h. unabhängig von Niederschlagsart. Literatur: Uijlenhoet et. al. [2003a][2003b], Lee et. al. [2004]

8 Bodenmessung von DSDs während der SOP

9 Gerätespezifikationen Joss-Waldvogel-Disdrometer (JWD): Mechanischer Sensor 20 Durchmesserklassen von 0.3 mm bis 5.6 mm Messfläche = 50 cm 2 Parsivel: Optischer Sensor 32 Durchmesserklassen von 0 mm bis 26 mm 32 Geschwindigkeitsklassen von 0 bis 20.8 m/s Messfläche = 54 cm 2

10 Korrekturmethoden Joss-Waldvogel-Disdrometer: Fehlerquellen: Totzeit: Löst ein Tropfen einen Impuls aus, kann in der Zeit, in der die Membran in die Ausgangsposition zurückkehrt, kein weiterer Tropfen registriert werden. Bei zu starkem Niederschlag bildet sich ein Wasserfilm auf der Membran, der kleine Tropfen schluckt. Korrektur: Totzeitkorrektur: Ein Tropfen der Klasse j erzeugt eine Totzeit für alle k Klassen, wenn

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13 Korrekturmethoden Parsivel: Fehlerquelle: Spritzwasser vom Gehäuse fällt durch die Messzone Korrektur: Auswahl der Tropfen über die Fallgeschwindigkeit (Terminal Velocity nach Gunn und Kinzer) Beide Geräte: Fehlerquelle: Zu kleine Messfläche/zu kleines Zeitintervall Korrektur: Zeitliche Mittelung über mehrere Messungen

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19 Gerätevergleich

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26 Zusammenfassung Insgesamt detektiert das Parsivel mehr Tropfen, vor allem für Durchmesser < 1 mm Zwischen 1 mm und 3 mm Durchmesser schätzt das JWD die Anzahl der Tropfen höher ein (Verschiebung in der Größenzuordnung) Bei moderatem Niederschlag ergibt sich aus den JWD-Messungen eine höhere Regenrate als beim Parsivel, vermutlich wegen Punkt vorher Für starke konvektive Niederschläge reichen die Durchmesserklassen des JWD nicht aus (alle Tropfen > 5.1 mm kommen in die gleiche Klasse) Bei starken konvektiven Niederschlägen werden beim JWD keine bzw. zu wenig kleinen Tropfen erkannt

27 Ende Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit

28 Normierung Grundlagen Darstellung von DSDs innerhalb eines Niederschlagsereignisses in Abhängigkeit von nur einer Referenzvariable (z.B. Z, R, LCW …) und einer für das ganze Ereignis gültigen Verteilungsfunktion (hier mit R als Referenzvariablen): Momente der Verteilung: A n = Konstante, die auch die Einheit beinhaltet Jede integrale Größe (Moment) der DSD ist durch eine Exponential-Funktion mit der Referenzvariable korreliert (zahlreiche Beispiele in der Literatur):

29 Literatur Sekhon and Srivastava [1971] Battan [1973]

30 Mastertextformat bearbeiten Zweite Ebene Dritte Ebene Vierte Ebene Fünfte Ebene


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