Meteorologické radary II. Technologie radarových měření, odhady srážek, chyby a problémy radarových měření odrazivosti a srážek Milan Šálek (s pomocí kolegů z Radarového oddělení ČHMÚ) salek@chmi.cz Útlum radiových vln • Vakuum: žádný útlum • Atmosféra: nenulový útlum • Zanedbatelný útlum: dusík • Nezanedbatelný útlum: kyslík, vodní pára (závislost na hustotě) • Útlum v atmosféře: cca 0.01 dB/km – (250 km: 2.5 dB) – zohledněn ve výpočtech Z Útlum radiových vln (pokr.) Beerův (Lambertův, Bouguerův) zákon Útlum radiových vln (pokr.) Prokládaný scan – ČHMÚ Objemové zpracování - vlastní softwareový balík RVD/RPD Odhad srážek z meteorologických radarů • Východiska: – známe radiolokační odrazivost Z – známe pádovou rychlost kapek – předpokládáme Marshall-Palmerovo rozdělení velikosti kapek Trocha matematiky Obecný vztah Z-R • Semiempirické vztahy z-R • koeficienty se často liší podle druhu srážek Vztahy z-R • Battan (1973) uvádí 69 (!) vztahů z-R • konvekce: a větší, b menší • stratiformní srážky, orograf. srážky: a menší, b větší • představuje limitující zdroj chyb pro odhad srážek nepolarimetrickými radary (chyby nemohou být menší než chyby pramenící z nepřesnosti vztahů z-R) Radarové odhady srážek Reprezentativní hodnoty odrazivostí pro výpočet odhadu intenzity srážek Vývoj radarových odhadů srážek • od 50.-60. let orientace na „ladění“ z-R vztahů • 90. léta: zjištěna větší role jiných zdrojů chyb radarových odhadů srážek • přelom tisíciletí: orientace na kombinované (komplementární) analýzy s využitím radarů i srážkoměrů Chyby a nedostatky radarových měření odrazivosti (a srážek) • chyby v měření odrazivosti vyústí v nepřesnosti odhadů srážek • chyby: – přístrojové – způsobené změnou nebo anomálním stavem atmosférických podmínek, srážkami atp. Hail spike (vícenásobný odraz od krup) Sluneční záření Chyby a nedostatky radarových odhadů srážek • Možnost nestability technického zařízení radaru • Odlišné rozdělení velikost kapek od předepsaného • Útlum při průchodu paprsku srážkami a vodou na krytu radaru • Změna intenzity srážek při pádu oblačných elementů (vypařování nebo narůstání) • Zvýšení odrazivosti v zóně tání • Vliv rostoucí vzdálenosti od radaru na šířku paprsku a na výšku nejnižšího paprsku nad terénem, blokování paprsku • Silné výstupné a sestupné proudy • Blokování radarového paprsku • Mikrovlnné přenosy dat (Internet) • Další (reziduální pozemní cíle atd.) Chyby a nedostatky radarových odhadů srážek - případ orografického zesílení srážek VPR-korekce radarových odhadů srážek – ČHMÚ • 2km CAPPI hladiny korigované v neviditelných oblastech pomocí vertikálních profilů odrazivosti (VPR) • VPR vypočítaný blízko radaru (nebo určený z klimatografie pokud blízko radaru nejsou cíle) je použit k extrapolaci radarové odrazivosti z vyšších viditelných hladin k zemi • VPR jsou počítány ve vzdálenosti 30-80km od radaru (plné vertikální pokrytí) Radarové odhady srážek – ČHMÚ • �gnové zpracování�h - v současnosti jsou počítány radarové odhady na základě 2km (pseudo)CAPPI, popř VPR-corrected 2km (pseudo)CAPPI • 1x1km horiz. rozlišení • vstupní datové rozlišení = 8bit (256 levels); výstupní datové rozlišení = 16bit • kombinace radarových odhadů se srážkoměry • průměrné a úhrné odhady srážek na individuálních povodích – vstupy odhadů do hydrologických modelů Porovnání radarových odhadů srážek – ČHMÚ Ratio Σ(radar)/ Σ(gage) [%] 1996-1997 Denní odhady – stanice v nížině Denní odhady – stanice v horách (Lysá hora, 1324 m) Případové studie • Povodně v červenci 1997 v severovýchodní polovině České republiky • Přívalové srážky ve dnech 22.-23.7.1998 v Orlických horách Povodně v červenci 1997 • Intenzívní trvalé deště v době od 5. do 8. července 1997 • silné orografické zesílení Přívalové srážky 22.-23. července 1998 Kvazistacionární konvektivní systém (training effect) Úkol č. 7 • Nakreslete závislost intenzity srážek na radarové odrazivosti pro následující koeficenty a, b v Z-R vztahu