aquaradar-workshop oktober 2006 integrative radarvolumendeskriptoren silke trömel teilprojekt b

AQUARadar-Workshop Oktober 2006

Integrative Radarvolumendeskriptoren

Silke Trömel

Teilprojekt B


Am Anfang…

Doneaud et al., 1984:

Die Volumenniederschlagsrate eines einzelnen Sturms in NorthDakota kann mit überraschender Genauigkeit angegeben werden, indem lediglich das sogenannte Raum-Zeit-Integral (ATI) über dasGebiet mit Reflektivitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle überdie Lebenszeit des Sturms bestimmt wird.


Am Anfang…

Doneaud et al., 1984:

V=3.7 (ATI)

Schwelle Z [dBZ]

20 25 30

Schwelle [mm/h]

0.65 1.33 2.72

S [mm/h] 1.25 3.7 20


Die TheorieAtlas et al., 1990:

Liefern eine Theorie für die Schätzung

1. …des totalen Niederschlags eines einzelnen konvektivenSturms über seine Lebenszeit sowie

2. …des flächenweiten instantanen Niederschlags von einerVielzahl von Stürmen

durch Messung der Fläche (des Sturms) mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.


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


Die Theorie

Betrachtet man eine Fläche A() mit R>so ist die Volumenniederschlagsrate [m3s-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 Ao






durch Messung der Fläche des Sturms mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.


Die Theorie





Wir nehmen das Zeitmittel von A() und multiplizieren mit dem betrachteten Zeitintervall T






durch Messung der Fläche des Sturms mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.


Die Theorie





Wir nehmen das Zeitmittel von A() und multiplizieren mit dem betrachteten Zeitintervall T






durch Messung der Fläche (des Sturms) mit Reflektivitäten oder äquivalenten Niederschlagsintensitäten oberhalb einer bestimmten Schwelle.


LM-Daten vom 8.7.2005

R [mm/h]


5 Experimente

Exp.V/ATI [mm/h]

S(W

[mm/h]

S(L

[mm/h]

x/pemp

[mm/h]

[dBZ]

1 4.18 24.4

2 2.75 21.7

3 1526 34.7

4 69.11 28.1

5 7.83 29.4

V=S()(ATI)

Z=155 R1.88


Das Experiment 2

Z [dBZ]


Das Experiment 3

Z [dBZ]


Größenordnungen

Exp. ATI [km2 h] V [mm· km2] A [km2] T [h]

1 5.7·103 2.4 ·104 3.4 ·104 3.3

2 8.3 ·103 2.3 ·104 4.97 ·104 7.2

3 1.5 ·104 2.4 ·107 9.25 ·104 5.5

4 1.3 ·104 8.9 ·105 7.7 ·104 3.5

5 1.0 ·104 8.2 ·104 6.3 ·104 10.3

Atlas et al. : A>104km2 , Schnappschuß repräsentativ für 5-6h


5 Experimente

Exp.V/ATI [mm/h]

S(W

[mm/h]

S(L

[mm/h]

x/pemp

[mm/h]

[dBZ]

1 4.18 3.8 4.98 24.4

2 2.75 2.61 3.27 21.7

3 1526 15.69 18.55 34.7

4 69.11 6.4 7.59 28.1

5 7.83 7.18 9.99 29.4

V=S()(ATI)

Z=155 R1.88


5 Experimente

Exp.V/ATI [mm/h]

S(W

[mm/h]

S(L

[mm/h]

x/pemp

[mm/h]

[dBZ]

1 4.18 3.8 4.98 3.92 24.4

2 2.75 2.61 3.27 2.71 21.7

3 1526 15.69 18.55 769.5 34.7

4 69.11 6.4 7.59 51.7 28.1

5 7.83 7.18 9.99 7.9 29.4

V=S()(ATI)

Z=155 R1.88


Die Niederschlagsverteilung von Experiment 3Stützstelle [mm/h] Beob. Anzahl

2.79 281828

8.05 16576

13.3 4784

18.56 1662

23.81 726

29.07 416

34.32 218

39.57 99

44.83 69

50.08 53

55.34 30

60.59 17

65.85 15

71.1 19

76.36 9

81.61 3

86.86 8

92.12 6

97.37 7523


5 Experimente

Exp.V/ATI [mm/h]

S(W

[mm/h]

S(L

[mm/h]

x/pemp

[mm/h]

[dBZ]

1 4.18 3.8 4.98 3.92 24.4

2 2.75 2.61 3.27 2.71 21.7

3 1526 15.69 18.55 769.5 34.7

4 69.11 6.4 7.59 51.7 28.1

5 7.83 7.18 9.99 7.9 29.4

V=S()(ATI)

Z=155 R1.88


5 Experimente

Exp.V/ATI [mm/h]

S(W

[mm/h]

S(L

[mm/h]

x/pemp

[mm/h]

[dBZ]

1 4.18 3.8

(4.09)4.98 (5.35)

3.92 (4.48)

24.4

2 2.752.61 (2.65)

3.27 (3.33)

2.71 (2.78)

21.7

3 152615.69 (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 7.837.18

(9.9)9.99 (13.23)

7.9

(14.3)29.4

V=S()(ATI)

Z=155 R1.88


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.


Vielen Dank !

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