Sachstandsbericht AQUARadar B Silke Trömel, Clemens Simmer.

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1 Sachstandsbericht AQUARadar B Silke Trömel, Clemens Simmer

2 Die Theorie Atlas et al., 1990: Liefern eine Theorie für die Schätzung 1.…des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektiven einzigen Regengebiets/-systems über seine Lebenszeit sowie 2.…des flächenweiten instantanen Niederschlags von einer Vielzahl von Systemen durch Messung der Fläche mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.

3 Was bisher geschah HMEAN HSTD ATI A( ) AoAo A( )/A o D MBB TBB RTBB TNBB RTNBB ME e MVSTD MVMEAN METH STDBB IRVD i :

4 Neue Radarvolumendeskriptoren: Mittlere Kompaktheit MCOM

5 Neue Radarvolumendeskriptoren: Mittlere Kompaktheit MCOM Mittlere Windscherung MSHEAR SHEAR= | v 850 -v 500 | Aus nächstgelegenem Radiosondenaufstieg: Windrichtung und -betrag in beiden Höhen

6 Neue Radarvolumendeskriptoren: Mittlere Kompaktheit MCOM Mittlere Windscherung MSHEAR Orographischer Niederschlagsverstärker ORO+ bzw. ORO± (G. H. Roe, 2005) Annahme: Die Kondensationsrate von Wasserdampf ist vergleichbar mit der Änderungsrate des gesättigten Feuchtegehalts. Die totale Kondensationsrate S in einer vertikalen gesättigten Säule, in der in jedem Niveau die vertikale Geschwindigkeit dem orograph. erzwungenen Auftrieb ist, liefert eine Obergrenze für die Nieder- schlagsrate, die durch stabiles Aufsteigen erreicht werden kann.

7 Neue Radarvolumendeskriptoren: Mittlere Kompaktheit MCOM Mittlere Windscherung MSHEAR Orographischer Niederschlagsverstärker ORO+ bzw. ORO± (G. H. Roe, 2005) Die spezifische Feuchte bei Sättigung: Die Magnus-Gleichung:mit Feuchtadiabatisch: Masse Wasserdampf pro Volumen gesättigte Luft: mit

8 Neue Radarvolumendeskriptoren: Mittlere Kompaktheit MCOM Mittlere Windscherung MSHEAR Orographischer Niederschlagsverstärker ORO+ bzw. ORO± Aus nächstgelegenem Radiosondenaufstieg: T(z), p(z) w=u· Aus Bodenhöhe/ t (600s) am Z-Zentrum:

9 2 Modelle 1.) Keine Information über Wind und Orographie 2.) ORO+, ORO±, MSHEAR werden auch angeboten Erkl. Varianz: 98.93% Max. rel. Fehler: 88.5% In 74 (22) von 100 Fällen ist der rel. Fehler kleiner 10% (2%). Erkl. Varianz: 99.25% Max. rel. Fehler: 103.2% In 79 (31) von 100 Fällen ist der rel. Fehler kleiner 10% (2%).

10 Relative Fehler

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12 Was nun kommt: Modellevaluierung Problem: Ausschließliche Verwendung von Niederschlagsmessungen als ground truth spiegelt ebenso die prinzipiellen Zusammenhänge wieder, jedoch mit deutlich mehr Rauschen aufgrund unzureichender Datengrundlage und radarbasierten Fehlern Verwendung des Mainzer Niederschlagsprodukts (Heini Wernli, Marcus Paulat, Matthias Zimmer, Martin Hagen) Radardaten werden für die ground truth UND die Schätzung verwendet!! Anwendung der gewonnenen Modellgleichungen auf reale Radardaten und den Niederschlagsschätzer statistisch mit Bodenmessungen vergleichen (Test auf signifikanten Unterschied)

13 Das Mainzer Niederschlagsprodukt …PC-Produkt des DWD, d.h. die 15-minütigen Komposits (Auflösung 4km) auf Basis der 16 operationellen Radare mit der Einteilung in 6 Reflektivitätsklassen (jeweils Untergrenzen): 7 dBZ 0.1 mm/15min. 19dBZ 0.3 mm/15min. 28dBZ 0.9 mm/15min. 37dBZ 2.5 mm/15min. 46dBZ 14 mm/15min. 55dBZ 40 mm/15min. … 24h Niederschlagssummen auf LM-Gitter (Auflösung 7km) auf Basis von 4000 Stationen Deutschlands (DWD). (Liegen momentan für 2001 bis 2004 vor, 2005 ist in Bearbeitung.) verwendet

14 Das Mainzer Niederschlagsprodukt Disaggregierung: Berechnung des Beitrags F eines jeden 15-minütigen Radarniederschlag A am täglichen Radarniederschlag B an jedem Gridpunkt: F=A/B. Bezeichnet C den täglich akkumulierten Niederschlag auf Basis der Niederschlags- stationen, so ergibt C·F den 15-minütigen disaggregierten Niederschlagswert.

15 Das Mainzer Niederschlagsprodukt 02.05.2004 – 29.09.2004 mit maximal 11 Fehlwerten und einzelnen Fehltagen. Radarvolumendaten 28.04.2004: FBG, TUR, MUC 21.06.2004: FBG, TUR, MUC 18.07.2004: FRA 19.07.2004: BLN, EIS, FRA, MUC, NHB, ROS, zT HAM 23.07.2004: BLN, ROS 22.09.2004: HAM, zT BLN Kein Produkt 2 Fehlwerte (Dank an Jörg Seltmann!)

16 Radar (UTC): FRA 5:30 –5:30 UTC des Folgetags

17 Radar (UTC): BLN, EIS, FRA, MUC, NHB, ROS, zT HAM 5:30 –5:30 UTC des Folgetags

18 5:30 –5:30 UTC des Folgetags

19 Feldberg, 21.06.2004

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21 Zusätzliche Cluttereliminierung-light

22 Danke!