Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wyznaczanie natężenia opadu na podstawie danych z radarów z podwójną polaryzacją fali elektromagnetycznej

Dzwonkowski Karol, Winnicki Ireneusz, Pietrek Sławomir

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2023

|

Vol. 72, nr 1

79--100

PL

W pracy przedstawiono wyniki pilotażowych badań stref zachmurzenia z opadem gradu na podstawie danych z radaru z podwójną polaryzacją fali elektromagnetycznej pracującego w Rzeszowie-Jasionce, który jest jednym z ośmiu radarów meteorologicznych tworzących nową sieć POLRAD zarządzaną przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - PIB. Skanowanie atmosfery falą o podwójnej polaryzacji dostarcza znaczną ilość danych radarowych, które dokładnie opisują wykryte obiekty meteorologiczne, w tym rozmiary cząsteczek chmurowych i opadowych. Przeprowadzone badania umożliwiły jakościowy i ilościowy opis stref zachmurzenia z opadem atmosferycznym o zmiennej intensywności oraz ze zmiennym rozkładem przestrzennym i czasowym. Uzyskanie danych o strukturze strefy zachmurzenia wymaga stworzenia nowych niestandardowych zobrazowań przedstawiających horyzontalne i pionowe rozkłady odbiciowości radarowej wyznaczonej na podstawie pomiarów w kanale klasycznym radaru. Dane radarowe przetworzono z wykorzystaniem oprogramowania RAINBOW DART i RAPOK. Wygenerowano całkowicie nowe zbiory danych opadowych dla wybranego rejonu z zachowaniem zgodności miejsca oraz terminu obserwacji, w których uwzględniono natężenie opadu, stan fazowy oraz czynniki środowiskowe. Opracowane pionowe przekroje radioech wzdłuż zadanej trasy dostarczyły informacje o strukturze i aktywności badanej komórki burzowej oraz występującym rdzeniu opadowym. Natężenie opadu atmosferycznego wyznaczono z zależności Marshalla-Palmera, Jossa oraz Muchnika, w których użyto odbiciowości radarowej na wysokościach 1 km, 1,5 km i 2 km nad powierzchnią gruntu z uwzględnieniem poziomu zamarzania. W pracy przedstawiono kompleksową analizę sytuacji wystąpienia opadu gradu na podstawie danych synoptycznych oraz zobrazowań natężenia opadu i prawdopodobieństwa jego wystąpienia. Wykazano, że dostępne w sieci wymiany danych meteorologicznych standardowe zobrazowanie natężenia opadu generowane każdorazowo na podstawie zależności Marshalla–Palmera dla odbiciowości radarowej na wysokości 1 km nad powierzchnią gruntu może zawierać błędy, których zminimalizowanie wymaga dokonania zmian w algorytmach obliczeniowych. Na tym etapie badań w obliczeniach wykorzystano inne zależności, przy wyborze których uwzględniono rodzaj opadu. Natomiast dane o strukturze badanej komórki burzowej pozwoliły na obliczenia na podstawie wartości odbiciowości radarowej wyznaczonych na różnych poziomach w rdzeniu opadowym. Analizę otrzymanych radarowych danych opadowych prowadzono na podstawie zarówno danych synoptycznych, jak i klimatycznych dla badanego rejonu. W następnym etapie badań wykorzystane zostaną wyniki pomiarów terenowych prowadzonych w rejonach z rozbudowaną siecią bezpośrednich pomiarów opadów atmosferycznych. Wyniki tych badań pozwolą na rekomendowanie zależności empirycznych do wyznaczania natężenia opadu w zależności od rodzaju opadu, budowy chmury opadowej oraz warunków środowiskowych.

EN

The paper presents the results of a preliminary study of cloudiness area with hail precipitation based on data from a dual-polarisation electromagnetic wave radar operating in Rzeszów-Jasionka which is one of eight meteorological radars belonging to the POLRAD managed by the Institute of Meteorology and Water Management - National Research Institute. Atmospheric dual-polarisation wave scanning provides a significant radar data that accurately describes detected meteorological objects, including the sizes of cloud and precipitation particles. The conducted research enabled us a qualitative and quantitative description of cloudy zones with precipitation of variable intensity and variable spatial and temporal distribution. Obtaining data on the structure of the cloud cover zone requires the creation of new and non-standard imagery showing horizontal and vertical distributions of radar reflectivity determined on the basis of measurements in the classic radar channel. Radar data were processed using RAINBOW DART and RAPOK software. Completely new rainfall datasets were generated for the selected region with consistency of location and observation date, in which precipitation intensity, phase state, and environmental factors were taken into account. Developed vertical cross-sections of the atmosphere along the set route provided information on the structure and activity of the studied storm cell and the precipitation core present. Precipitation intensity was determined from the Marshall‒Palmer, Joss and Muchnik correlations, which used radar reflectivity at heights of 1 km, 1.5 km, and 2 km above the ground surface, taking into account the freezing level. The paper presents a comprehensive analysis of the hail situation based on synoptic data and images of hail intensity and hail probability. It was shown that, available in the meteorological data exchange network, the standard images of precipitation intensity generated in each case based on the Marshall-Palmer correlation for radar reflectivity at a height of 1 km above the ground surface may contain errors, which require changes in calculation algorithms to be minimised. At this stage of the research, other dependencies were used in the calculations, which took into account the type of precipitation. On the other hand, data on the structure of the studied storm cell allowed us calculations based on the values of radar reflectivity determined at different levels in the rain core. The analysis of the obtained radar precipitation data was carried out on the basis of both syn-optic and climatic data for the studied region. In the next stage of research, the results of field meas-urements carried out in regions with an extensive network of direct precipitation measurements will be used. The results of these studies will allow us to recommend empirical relationships for determining precipitation intensity depending on the type of precipitation, the structure of the precipitation cloud and environmental conditions.

2

Analysis of the Z-R relationship using X-Band weather radar measurements in the area of Athens

Pappa Athina, Bournas Apollon, Lagouvardos Konstantinos, Baltas Evangelos

Acta Geophysica

|

2021

|

Vol. 69, no. 4

1529--1543

EN

This research work focuses on the investigation of the Z-R relationship impact on weather radar rainfall estimates, through the correlation of a X-Band weather radar estimates and rain gauge measurements in the region of Attica, Greece. The methodology followed in this work is performed into two sections, where frst, a framework is applied in order to access the raw rainscanner datasets and convert them into a compatible form for comparison, since the radar measurements consist of gridded refectivity values of 2-min temporal scale, whereas the rain gauge measurements pertain to 10-min point precipi tation measurements. Secondly, a statistical analysis is performed, regarding the spatial variability of the Z-R relationship for a single event. Specifcally, four Z-R relationships are used and compared based on the correlation with the actual rain gauge measurements, for each station, and the results are then shown upon the study area. The results provide with important fndings about the spatial distribution of the optimal Z-R relationship based upon the proximity of the stations to the weather radar location, the coastline and station elevation.

3

Simplified model for calculation of clutters caused by wind turbines

Dziewit Z., Bucki B.

Meteorology Hydrology and Water Management. Research and Operational Applications

|

2017

|

Vol. 5, Iss. 2

3--12

EN

metallic parts. Based on the assumption that only moving, metallic parts of a turbine cause echoes indelible by standard filtering used in radar signal preprocessing, a method of preliminary evaluation of such maximum potential clutters was developed. The method takes into account how great a part of a turbine is really illuminated by a radar beam and for this part calculates a RCS (Radar Cross Section) and its equivalent radar reflectivity. A very detailed description of the model is given in this article in order for it to be easy to implement in any calculation system. Discussion of the influence of the main simplifications assumed in this model, as well as a comparison of the theoretical results with example data in operational mode of radar work, are included in this article.

4

Wyznaczanie natężenia opadów atmosferycznych na podstawie danych z radarów meteorologicznych w aspekcie bezpieczeństwa transportu lądowego

Pietrek S., Jasiński J., Chaładyniak D., Winnicki I., Krawczyk K.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

5298--5306, CD 2

PL

W prowadzonych badaniach wykorzystano podstawowe i hydrologiczne produkty radarowe, które zostały opracowane na podstawie wyników pomiarów wykonanych w kanale klasycznym oraz zależnościempirycznych pomiędzy natężeniem opadów a odbiciowością radarową wykrytych hydrometeorów. Otrzymane produkty radarowe z pojedynczego radaru pozwalają na ocenę sytuacji meteorologicznej i hydrologicznej na obszarze o powierzchni ponad 100000 km2 z częstością co 10 minut. Zastosowanie radarów meteorologicznych, w których wiązka radarowa jest o podwójnej polaryzacji pozwoliło na zakwalifikowanie otrzymanych radioech do odpowiedniej klasy zjawisk atmosferycznych. Znaczenie danych radarowych wzrasta jeżeli na zabezpieczanym obszarze jest rzadka sieć bezpośrednich pomiarów meteorologicznych. Dane radarowe wykorzystywane w analizie stanu warunków atmosferycznych w badanym rejonie pozwalają na kompleksową ocenę ich wpływu na bezpieczeństwo transportu lądowego (stan nawierzchni dróg, ograniczenie widoczności).

EN

The paper presents the basic and hydrological radar products developed using the results of radar measurements in the classic channel and empirical relations between the precipitation intensity and the radar reflectivity of the detected hydrometeors. The obtained products from a single radar enable to assess the meteorological and hydrological situation in an area of over 100,000 km2 at 10 minutes intervals. Application of dual polarization meteorological radars enables to classify the obtained radar echoes to echo classes of specific atmospheric phenomena. The value of the radar data increases in areas of sparse networks of direct meteorological measurements. The radar data used for atmospheric conditions analyses in an area enable comprehensive assessment of their impact on the land transportation safety (road surface conditions, limited visibility).

5

Experiments with three-dimensional radar reflectivity data assimilation into the COAMPS model

Jakubiak B., Szturc J., Ośródka K., Jurczyk A.

Meteorology Hydrology and Water Management. Research and Operational Applications

|

2014

|

Vol. 2, Iss. 1

43--54

EN

High temporal and spatial resolution of radar measurements enables to continuously observe dynamically evolving meteorological phenomena. Three-dimensional (3D) weather radar reflectivity data assimilated into the numerical weather prediction model has the potential to improve initial description of the atmospheric model state. The paper is concentrated on the development of radar reflectivity assimilation technique into COAMPS mesoscale model using an Ensemble Kalman Filter (EnKF) type assimilation schemes available in Data Assimilation Research Testbed (DART) programming environment. Before weather radar data enter into the assimilation system, the measurement errors are eliminated through quality control procedures. At first artifacts associated with non-meteorological errors are removed using the algorithms based on analysis of reflectivity field pattern. Then procedures for correction of the reflectivity data are employed, especially due to radar beam blockage and attenuation in rain. Each of the correction algorithms is connected with generation of the data quality characteristic expressed quantitatively by so called quality index (QI). In order to avoid transformation of data uncertainty into assimilation scheme only the radar gates successfully verified by means of the quality algorithms were employed in the assimilation. The proposed methodology has been applied to simulate selected intense precipitation events in Poland in May and August 2010.