Rico Kronenberg and Christian Bernhofer A scheme to conserve climatologically consistency of precipitation over different temporal scales for radar-derived precipitation rates Rico Kronenberg and Christian Bernhofer

Motivation Einleiten möchte ich meinen Vortrag mit einem mündlichen Zitat von Andreas Becker zum Kundenforum des Deutschen Wetterdienstes im letzten Jahr. „Radar – Der „Niederschlagssammler“ der Zukunft“. Diese Aussage entstand vor dem Hintergrund der strategischen Ausrichtung des DWDs und deutet eine Entwicklung in der operationellen Wetterbeobachtung des Wetterdienstes an, welche ich für bedenklich halte. Die Gründe für meine Zweifel möchte ich Ihnen in diesem Vortrag präsentieren. Um kurz das Radar in seinem Aufbau in Erinnerung zurufen, Sehen sie unter dem Zitat ei Typische gepulstes Doppler-Radar mit der Radarschüssel geschützt vor Wind und Wetter hinter einem Radardom.

Motivation One of the densest weather radar network in the world Purpose of RADOLAN: Water supply managment Flood risk management Spatial resolution of 1 km Snapshot of precipitation Operational processing (merging) Free hourly product of intensities Source: Pfaff, 2013

Certain Problems in Saxony RADOLAN rw-product (2013): Clutter, spokes, radar rings Overlapping of different radar signals Bad correlation of elevation and long term precipitation Wind turbines in Saxony (in 2015) Braune Punkte – Clutter meist größer als der reale Standort Varianz der Niederschlagsinformation Eisberg - Bayern Ummendorf - Sachsen Anhalt Neuhaus – Thüringen Source : DWD, 2015

Methode and Results Einleiten möchte ich meinen Vortrag mit einem mündlichen Zitat von Andreas Becker zum Kundenforum des Deutschen Wetterdienstes im letzten Jahr. „Radar – Der „Niederschlagssammler“ der Zukunft“. Diese Aussage entstand vor dem Hintergrund der strategischen Ausrichtung des DWDs und deutet eine Entwicklung in der operationellen Wetterbeobachtung des Wetterdienstes an, welche ich für bedenklich halte. Die Gründe für meine Zweifel möchte ich Ihnen in diesem Vortrag präsentieren. Um kurz das Radar in seinem Aufbau in Erinnerung zurufen, Sehen sie unter dem Zitat ei Typische gepulstes Doppler-Radar mit der Radarschüssel geschützt vor Wind und Wetter hinter einem Radardom.

Methode The goal is a sufficient improvement of: • Correlation with elevation • Reduction of spatial inconsistencies Approach with 3 parameters • Quantile-outliers test • Linear regression, expandable by other variables • Linear transformation • Merging on daily gauge measurements Validation by a similarity comparison of different precipitation products: RADOLAN (DWD) : Radar product: Combination of Rain gauge and Radar RAKLIDA (TUD) : Indicator Kriging with experimental Variogram REGNIE (DWD) : Multiple Regression with surface properties RADN : Regression approach Precipitation Elevation Datensatzbezeichnungen: RADOLAN - DWD RADAR Produkt REGNIE - DWD Niederschlagsdatensatz RAKLIDA - TU Dresden Niederschlagsdatensatz RADN - TU Dresden Langzeit Radarprodukt

Improvement of Correlation Significant from 0.106 to 0.8349 Increased similarities of histograms REGNIE RAKLIDA RADN

Sums RR-Sum (2005 until 2009) RADOLAN rw-Product RADN RAKLIDA REGNIE Decrease of Errors Approach valid for periods >1 month ==climatological consistent product

Temporal dissagregation From yearly or monthly to daily or hourly values Disaggregation of climatology Quotient approach: Original product gives the quotients for each time step Disaggregation by the derived quotients RADOLAN RR(1) RR(2) RR(3) … RR(n) RR(1) RR(2) RR(3) … RR(n) RADN

Daily sums Day: 15.6.2007 RAKLIDA RADOLAN (rw) RADN Differenz Decrease of errors Dis-/Advantage: Smoothing of extremes 28.06.2019

General conclusions

Conclusions The operational RADOLAN rw-product is so far not applicable for climatological analysis A Post-processing to decrease radar specific errors necessary for climatology The quantitative precipitation estimation performs the better the denser the gauge network

Challenges Ausgewählte Aspekt die mir Wichtig erscheinen

Challanges Operational processing of a consistent radar product Homogenization of different measurement systems and measurement networks Includes new correction methods for precipitation measurements Find a compromise between extremes and climatological consistency

Thank you!