aquaradar-workshop oktober 2006 integrative radarvolumendeskriptoren silke trömel teilprojekt b
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AQUARadar-Workshop Oktober 2006
Integrative Radarvolumendeskriptoren
Silke Trömel
Teilprojekt B
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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.
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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.
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
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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.
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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.
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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
Wir nehmen das Zeitmittel von A() und multiplizieren mit dem betrachteten Zeitintervall T
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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.
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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
Wir nehmen das Zeitmittel von A() und multiplizieren mit dem betrachteten Zeitintervall T
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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.
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LM-Daten vom 8.7.2005
R [mm/h]
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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
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Das Experiment 2
Z [dBZ]
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
Das Experiment 3
Z [dBZ]
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
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
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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
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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
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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
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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
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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
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.
AQUARadar-Workshop Oktober 2006
Vielen Dank !