AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Integrative Radarvolumendeskriptoren Silke Trömel Teilprojekt B.

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1 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Integrative Radarvolumendeskriptoren Silke Trömel Teilprojekt B

2 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Am Anfang… Doneaud et al., 1984: Die Volumenniederschlagsrate eines einzelnen Sturms in North Dakota kann mit überraschender Genauigkeit angegeben werden, indem lediglich das sogenannte Raum-Zeit-Integral (ATI) über das Gebiet mit Reflektivitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle über die Lebenszeit des Sturms bestimmt wird.

3 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Am Anfang… Doneaud et al., 1984: V=3.7 (ATI) Schwelle Z [dBZ] 202530 Schwelle [mm/h] 0.651.332.72 S [mm/h] 1.253.720

4 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Atlas et al., 1990: Liefern eine Theorie für die Schätzung 1.…des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiven Sturms über seine Lebenszeit sowie 2.…des flächenweiten instantanen Niederschlags von einer Vielzahl von Stürmen durch Messung der Fläche (des Sturms) mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

5 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie …beruht auf der Existenz einer gutartigen, relativ konstanten Wahrschein- Lichkeitsdichtefunktion (PDF) der Regenintensitäten entweder von 1. …einem einzigen Sturm über seine Lebenszeit 2. …oder einer Vielzahl von Stürmen zu einem Zeitpunkt

6 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Betrachtet man eine Fläche A( ) mit R> so ist die Volumenniederschlagsrate [m 3 s -1 ] mit der mittleren Regenrate über der Schwelle V( ) stellt aber nur einen Anteil des gesamten Volumenniederschlags dar Einsetzen von V( ) in die erste Glg. ergibt Division durch die gesamte Fläche A o

7 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Atlas et al., 1990: Liefern eine Theorie für die Schätzung 1.…des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiven Sturms über seine Lebenszeit sowie 2.…des flächenweiten instantanen Niederschlags von einer Vielzahl von Stürmen durch Messung der Fläche des Sturms mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

8 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Atlas et al., 1990: Liefern eine Theorie für die Schätzung 1.…des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiven Sturms über seine Lebenszeit sowie 2.…des flächenweiten instantanen Niederschlags von einer Vielzahl von Stürmen durch Messung der Fläche des Sturms mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

9 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Betrachtet man eine Fläche A( ) mit R> so ist die Volumenniederschlagsrate [m 3 s -1 ] mit der mittleren Regenrate über der Schwelle V( ) stellt aber nur einen Anteil des gesamten Volumenniederschlags dar Einsetzen von V( ) in die erste Glg. ergibt Wir nehmen das Zeitmittel von A( ) und multiplizieren mit dem betrachteten Zeitintervall T

10 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Atlas et al., 1990: Liefern eine Theorie für die Schätzung 1.…des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiven Sturms über seine Lebenszeit sowie 2.…des flächenweiten instantanen Niederschlags von einer Vielzahl von Stürmen durch Messung der Fläche des Sturms mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

11 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Betrachtet man eine Fläche A( ) mit R> so ist die Volumenniederschlagsrate [m 3 s -1 ] mit der mittleren Regenrate über der Schwelle V( ) stellt aber nur einen Anteil des gesamten Volumenniederschlags dar Einsetzen von V( ) in die erste Glg. ergibt Wir nehmen das Zeitmittel von A( ) und multiplizieren mit dem betrachteten Zeitintervall T

12 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Theorie Atlas et al., 1990: Liefern eine Theorie für die Schätzung 1.…des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiven Sturms über seine Lebenszeit sowie 2.…des flächenweiten instantanen Niederschlags von einer Vielzahl von Stürmen durch Messung der Fläche (des Sturms) mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

13 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 LM-Daten vom 8.7.2005 R [mm/h]

14 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 5 Experimente Exp. V/ATI [mm/h] S( W [mm/h] S( L [mm/h] x/p emp [mm/h] [dBZ] 1 4.1824.4 2 2.7521.7 3 152634.7 4 69.1128.1 5 7.8329.4 V=S( )(ATI) Z=155 R 1.88

15 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Das Experiment 2 Z [dBZ]

16 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Das Experiment 3 Z [dBZ]

17 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Größenordnungen Exp.ATI [km 2 h]V [mm· km 2 ]A [km 2 ]T [h] 1 5.7·10 3 2.4 ·10 4 3.4 ·10 4 3.3 2 8.3 ·10 3 2.3 ·10 4 4.97 ·10 4 7.2 3 1.5 ·10 4 2.4 ·10 7 9.25 ·10 4 5.5 4 1.3 ·10 4 8.9 ·10 5 7.7 ·10 4 3.5 5 1.0 ·10 4 8.2 ·10 4 6.3 ·10 4 10.3 Atlas et al. : A>10 4 km 2, Schnappschuß repräsentativ für 5-6h

18 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 5 Experimente Exp. V/ATI [mm/h] S( W [mm/h] S( L [mm/h] x/p emp [mm/h] [dBZ] 1 4.183.84.9824.4 2 2.752.613.2721.7 3 152615.6918.5534.7 4 69.116.47.5928.1 5 7.837.189.9929.4 V=S( )(ATI) Z=155 R 1.88

19 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 5 Experimente Exp. V/ATI [mm/h] S( W [mm/h] S( L [mm/h] x/p emp [mm/h] [dBZ] 1 4.183.84.983.9224.4 2 2.752.613.272.7121.7 3 152615.6918.55769.534.7 4 69.116.47.5951.728.1 5 7.837.189.997.929.4 V=S( )(ATI) Z=155 R 1.88

20 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Die Niederschlagsverteilung von Experiment 3 Stützstelle [mm/h]Beob. Anzahl 2.79281828 8.0516576 13.34784 18.561662 23.81726 29.07416 34.32218 39.5799 44.8369 50.0853 55.3430 60.5917 65.8515 71.119 76.369 81.613 86.868 92.126 97.377523

21 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 5 Experimente Exp. V/ATI [mm/h] S( W [mm/h] S( L [mm/h] x/p emp [mm/h] [dBZ] 1 4.183.84.983.9224.4 2 2.752.613.272.7121.7 3 152615.6918.55769.534.7 4 69.116.47.5951.728.1 5 7.837.189.997.929.4 V=S( )(ATI) Z=155 R 1.88

22 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 5 Experimente Exp. V/ATI [mm/h] S( W [mm/h] S( L [mm/h] x/p emp [mm/h] [dBZ] 1 4.18 3.8 (4.09) 4.98 (5.35) 3.92 (4.48) 24.4 2 2.75 2.61 (2.65) 3.27 (3.33) 2.71 (2.78) 21.7 3 1526 15.69 (212) 18.55 (333.7) 769.5 (800.5) 34.7 4 69.11 6.4 (8.7) 7.59 (10.77) 51.7 (17.3) 28.1 5 7.83 7.18 (9.9) 9.99 (13.23) 7.9 (14.3) 29.4 V=S( )(ATI) Z=155 R 1.88

23 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Diskussion / Ausblick Wahrscheinlich ist es sinnvoll die Auswertungen zunächst auf räumlich kleinere Niederschlagszellen zu beschränken. Bimodale Verteilungen treten evtl. nur in relativ komplexen Niederschlags- gebieten auf und/oder wurden bislang unter Verwendung von Nieder- schlagsmessungen nicht gefunden Möglich ist ein nichtlinearer Einfluß der betrachteten Fläche In der Literatur wurden wahrscheinlich gleichartigere Fälle betrachtet Die Variabiliät in einer Zelle und evtl. die Komplexität der Zellenform deuten sich als mögliche Deskriptoren an.

24 AQUARadar-Workshop Oktober 2006 Vielen Dank !