Combining C- and X-band Weather Radars for Improving Precipitation Estimates over Urban Areas

Emnet for denne afhandling er vejrradar baseret måling af nedbør. Måling af nedbørens tidslige og stedlige variationer ved hjælp af vejrradar giver en række muligheder inden for afløbsteknikken som traditionelle punktmålinger fra regnmålere ikke er anvendelige til. Detaljeret viden om hvordan nedbøren er faldet mellem regnmålerne er i sig selv værdifuldt til retrospektive analyser af afløbssystemers funktionalitet. Herudover muliggør fladedistribuerede radarmålinger også radarbaserede prognoser af nedbøren. I og med radaren er i stand til at observere nedbøren før den når byen, kan radarmålingen anvendes til at forudsige afløbssystemets fremtidige belastning og tilstand. Sådanne forudsigelser er nødvendige for en fornuftigt integreret realtidsstyring af afløbssystemet. Realtidsstyringens beslutningsgrundlag og handlemuligheder er direkte afhængige af præcise forudsigelser af den fremtidige systemtilstand. Derfor er præcise og pålidelig vejrradar baserede nedbørsmålinger et vigtigt element i afløbsteknikkens fremtidige udvikling.

I dette ph.d. projekt undersøges to typer af vejrradarer, som begge anvendes i Danmark. Næsten hele landet er i dag dækket af et netværk af meteorologisk C-bånds-vejrradarer. Herudover er de større danske byer også dækket af små lokale LAWR-vejrradarer (Local Area Weather Radar). C-båndsnetværket ejes og drives af Dansk Meteorologisk Institut (DMI), hvorimod de små urbane vejrradarer ejes og drives individuelt af lokale forsknings¬virksomheder.

Til trods for at de to vejrradartyper principielt fungerer på samme måde, indeholder systemerne også væsentlige forskelligheder hvad angår teknologi, tidslig opløsning, stedlig opløsning, rækkevidde og scanningsstrategi. Undersøgelsen havde fokus på at kombinere nedbørsmålingerne fra de to radartyper på en sådan måde, at styrkerne fra det ene radarsystem udnyttes til at kompensere for svaghederne i det andet system og omvendt. Det mest centrale element i forskningsarbejdet har således været at studere konsekvenserne af radarernes indbyrdes forskelligheder og forstå de reelle styrker og svagheder, for herigennem at opnå den mest fordelagtige kombinationsstrategi.

Projektet har resulteret i udviklede metoder, som forbedrer nedbørsestimaterne fra begge radartyper. Ydermere er der gennem projektet opnået en bedre forståelse af hvordan radar-observationer relaterer sig til nedbøren ved jordniveau. Det blev i projektet konstateret, at LAWR-observationerne var væsentlig rigere end forventet, og at dette forhindrede en fornuftig kombination af de to typer af radarer. Derfor blev der ydet en stor indsats for at forbedre LAWR-radarens nedbørsestimater. Disse forbedringer har resulteret i, at LAWR-radaren i dag er sammenlignelig med C-båndsradaren, hvorfor en fornuftig kombination af de to principielt er mulig. Resultaterne af projektet viser dog også, at LAWR-radaren stadig er det ’svageste led’ i kombinationen. I regi af ph.d. projektet, blev en interpolations metode til interpolation af C-bånds observationer også udviklet. Ved at forøge den tidslige opløsning af de ellers lav-opløselige C-bånds-data, er metoden er i stand til at forbedre C-båndsradarens observationer betydeligt. Der er på baggrund af de opnåede resultater konkluderet, at tidslige interpolerede C-bånds observationer præsterer væsentlig bedre estimater for nedbøren end kombinationen af de to typer af vejrradarer.