Entschlüsselung von Geschwindigkeitsdaten des Dopplerradars

Obwohl es Dopplerradare schon seit Mitte des 20. Jahrhunderts gibt, arbeiten Wissenschaftler immer noch daran, die von diesen Radaren bereitgestellten Daten besser zu verstehen. Das Swedish Meteorological and Hydrological Institute hat auf diesem Gebiet einen Durchbruch errungen.

Die Technik des Dopplerradars beruht auf den Entdeckungen, die Mitte des 19. Jahrhunderts von dem österreichischen Wissenschaftler Christian Doppler gemacht wurden. Der häufig einfach als Wetterradar bezeichnete Dopplerradar liefert Informationen zu Wind und Niederschlägen. Die Wettervorhersage hat sehr von dieser Entdeckung profitiert.

Geschwindigkeiten über einem bestimmten Grenzwert (Nyquist-Geschwindigkeit) müssen über ein spezielles mathematisches Verfahren hergeleitet werden, besser bekannt als Alias-Entzerrung. Das Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) hat einen verbesserten Algorithmus für die Alias-Entzerrung entdeckt, bei dem die Radargeschwindigkeiten auf einem Torus, einem dreidimensionalen Ring, abgebildet werden.

Dieses neue Verfahren besitzt gegenüber den bereits existierenden Methoden verschiedene Vorteile. Einerseits werden Fehler, die durch Mehrfachableitung entstehen, vermieden. Andererseits benötigt dieses neue Verfahren keine Daten von anderen Messgeräten oder Vorhersagemodellen.

Der neue Algorithmus zur Alias-Entzerrung kann für die Generierung von Super-Observationen verwendet werden. Hierbei handelt es sich um die Ansammlung verschiedener Datentypen, die den Atmosphärenzustand beschreiben. Diese Super-Observationen werden später für die numerische Wettervorhersage (Numerical Weather Prediction – NWP) genutzt und führen zu deutlichen Verbesserungen bei der Genauigkeit der Vorhersagemodelle, in die sie integriert werden.

Die Theorie wurde im Nordic Weather Radar Network (NORDRAD) getestet. Die finnischen Radar waren aufgrund ihrer technischen Einschränkungen Hauptkandidaten für den neuen Alias-Entzerrungsalgorithmus. Die während eines starken Unwetters im Winter 1999 mit dem Dopplerradar in Vantaa (Finnland) zusammengetragenen Daten wurden als Testszenario verwendet. Die Ergebnisse waren ermutigend und weitere Tests mit Daten aus anderen Jahreszeiten sind geplant. Auf lange Sicht soll die Einarbeitung in das HIgh Resolution Limited Area Model (HIRLAM) des SMHI erfolgen.

Kontakt:

Dr. Gunther Haase
Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI)
Folkborgsvagen 1, 60176 Norrkoping, Schweden
Tel: +46-11-4958595
Fax: +46-11-4958001
Email: gunther.haase@smhi.se