Skozi grede > Raziskave in razvoj

Magistrsko delo, Univerza Ljubljana, FMF, 1996

Radarsko merjenje padavin v neoptimalnih razmerah

Marjan Divjak

Povzetek

Magistrsko delo najprej predstavi teorijo radarskega merjenja padavin. Sledijo opis sočasnega merjenja padavin z vremenskim radarjem in s talno mrežo 80 ombrometrov, analiza preko 6000 ur izmerkov ter določitev radarskih napak. Nazadnje je prikazanih in preizkušenih pet metod za povečanje natančnosti pri merjenju v neoptimalnih razmerah. Ugotovljeno je naslednje.

Logaritemsko razmerje med radarskim in ombrometrskim izmerkom padavin – radarska napaka – je sistematično odvisno predvsem od lege radarskega snopa glede na pas taljenja padavin in od premera snopa. Povprečne urne lokalne napake znašajo pri meritvah pod pasom taljenja 0 dB, v pasu taljenja med 0 in 3 dB, nad njim pa med 0 in −6 dB. Disperzije lokalnih napak ležijo na intervalu med 3 in 5 dB. Meritve v goratem območju so manj natančne od meritev v ravnini. Opažene napake so dobro pojasnjene z izmerjenimi vertikalnimi profili odbojnosti.

Ob uporabi korekcijskih metod se povprečne radarske napake občutno zmanjšajo. Disperzije lokalnih napak se znatno ne spremenijo. Kot najprimernejša se izkaže vertikalna ekstrapolacija padavinskih polj s parametriziranimi profili odbojnosti. Lokalne urne precenitve padavin v pasu taljenja se zmanjšajo na 1 dB, podcenitve nad njim pa na −1 dB. Metoda je fizikalno utemeljena, preprosta za implementacijo ter primerna za sprotno operativno uporabo.

Abstract

Master thesis recapitulates the theory of radar rainfall measurement. Subsequently, field measurements with a conventional weather radar and 80 ground-based raingauges are described, more than 6000 data hours are analyzed, and systematic radar errors are identified. Finally, five accuracy-improving techniques devised for non-optimal measuring conditions are evaluated. The following is found.

The logarithmic radar−to−gauge rainfall ratio, i.e., radar error, depends mainly on the radar beam height relative to the precipitation melting layer and on the beam diameter. Hourly local errors exhibit mean values around 0 dB, from 0 to 3 dB, and from 0 to −6 dB, when measuring bellow the melting layer, in the layer or above it, respectively. Local standard deviations span the interval from 3 to 5 dB. Measurements over the flat terrain are more accurate than those over the mountains. All errors are well explained by the measured vertical reflectivity profiles.

The use of correction techniques diminishes mean radar errors to a great extent. Local standard deviations are not reduced significantly. The most appropriate method turns out to be the vertical extrapolation of precipitation fields by parameterized profiles of reflectivity. Local mean hourly overestimations in the melting layer are reduced to 1 dB, and underestimations above it are corrected to −1 dB. The method is physically sound, simple to implement and well suited for operational applications in real time.

[Full text PDF]