Zależności Z-R dla różnych typów opadów jako narzędzie do radarowego szacowania wielkości opadów = The Z-R relationships for different types of precipitation as a tool for radar-based precipitation estimation

Barszcz, Mariusz Paweł; Stańczyk, Tomasz; Brandyk, Andrzej

doi:0033-2143 (print)

- ris
- BibTeX
- EndNote
- Csv

Zależności Z-R dla różnych typów opadów jako narzędzie do radarowego szacowania wielkości opadów = The Z-R relationships for different types of precipitation as a tool for radar-based precipitation estimation Barszcz, Mariusz PawełStańczyk, TomaszBrandyk, Andrzej

Struktura obiektu

Przegląd Geograficzny T. 95 z. 2 (2023)

Barszcz, Mariusz Paweł : Autor ; Stańczyk, Tomasz : Autor ; Brandyk, Andrzej : Autor

disdrometr laserowy ; odbiciowość i intensywność opadów ; zależność Z-R ; radar meteorologiczny ; hydrologia

Disdrometr laserowy umożliwia pomiar wielkości odbiciowości (Z) i intensywności opadów (R) z dużą rozdzielczością czasową. W tych badaniach wykorzystano 95 459 par danych Z-R o rozdzielczości czasowej 1 min, które zostały zarejestrowane na terenie Warszawy przez disdrometr laserowy Parsivel1 firmy OTT w latach 2012‑2014 oraz 2019‑2020 (w okresach od kwietnia do października). Najpierw wyznaczono zależność między wartościami odbiciowości i intensywności opadów na podstawie wszystkich danych pomiarowych. Zasadniczym celem podjętych badań było wyznaczenie zależności Z-R odrębnie dla trzech typów opadów: deszczu, deszczu ze śniegiem, śniegu. Przeprowadzone badania wykazały duże różnice między wartościami parametru a (mnożnika) zależności Z-R typu potęgowego, ustalonymi dla trzech wymienionych typów opadów. Uzyskane wyniki wskazują na potrzebę uwzględnienia relacji Z-R dopasowanych do określonych typów opadów w procedurze przetwarzania danych radarowych, co mogłoby poprawić szacunki wielkości opadów z radarów meteorologicznych należących do ogólnopolskiego systemu POLRAD.

Atlas, D. & Chmela, A.C. (1957). Physical-synoptic variations of drop-size parameters. W: Preprints, sixth weather radar conference (s. 21‑19). Boston, MA: American Meteorological Society.
Amengual, A. (2022). Hydrometeorological analysis of the 12 and 13 September 2019 widespread flash flooding in eastern Spain. Natural Hazard and Earth System Sciences, 22, 1159‑1179. https://doi/org/10.5194/nhess-22-1159-2022
Berne, A., Delrieu, G., Creutin, J.-D., & Obled, C. (2004). Temporal and spatial resolution of rainfall measurements required for urban hydrology. Journal of Hydrology, 299(3‑4), 166‑179.
Biniak-Pieróg, M., Biel, G., Szulczewski, W., & Żyromski, A. (2015). Evaluation of methods of comparative analysis of sums of atmospheric precipitation measured with the classical method and with a contact-less laser rain gauge. Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW Land Reclamation, 47, 371‑382. https://doi/org/10.1515/sggw-2015-0038
Biniak-Pieróg, M. (2017). Monitoring of atmospheric precipitation and soil moisture as basis for the estimation of effective supply of soil profile with water. Monografie 207. Wrocław: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego.
Bouilloud, L., Delrieu, G., Boudevillain, B., & Kirstetter, P.-E. (2010). Radar rainfall estimation in the context of post-event analysis of flash-flood events. Journal of Hydrology, 394(1‑2), 17‑27. https://doi/org/10.1016/j.jhydrol.2010.02.035
Bournas, A. & Baltas, E. (2022). Determination of the Z-R Relationship through Spatial Analysis of X-Band Weather Radar and Rain Gauge Data. Hydrology, 9, 137. https://doi/org/10.3390/hydrology9080137
Burszta-Adamiak, E. (2012). Analysis of Stormwater Retention on Green Roofs/Badania Retencji Wód Opadowych Na Dachach Zielonych. Archives of Environmental Protection, 38, 3‑13. https://doi/org/10.2478/v10265-012-0035-3
Chumchean, S., Sharma, A., & Seed, A. (2003). Radar rainfall error variance and its impact on radar rainfall calibration. Physics and Chemistry of the Earth, 28(1‑3), 27‑39. https://doi/org/10.1016/S1474-7065(03)00005-6
Conti, F.L., Francipane, A., Pumo, D., & Noto, L.V. (2015). Exploring single polarization X-band weather radar potentials for local meteorological and hydrological applications. Journal of Hydrology, 531, 508‑522. https://doi/org/10.1016/j.jhydrol.2015.10.071
Delrieu, G., Bonnifait, L., Kirstetter, P.-E., & Boudevillain, B. (2014). Dependence of radar quantitative precipitation estimation error on the rain intensity in the Cévennes region, France. Hydrological Sciences Journal, 59(7), 1308‑1319.
Dotzek, N. & Beheng, K.D. (2001). The influence of deep convective motions on the variability of Z-R relations. Atmospheric Research, 59, 15‑39. https://doi/org/10.1016/S0169-8095(01)00107-7
Gualco, L.F, Campozano, L., Maisincho, L., Robaina, L., Muñoz, L., Ruiz-Hernández, J.C., Villacís, M., & Condom, T. (2021). Corrections of Precipitation Particle Size Distribution Measured by a Parsivel OTT2 Disdrometer under Windy Conditions in the Antisana Massif, Ecuador. Water, 13, 2576. https://doi.org/10.3390/w13182576
Gunn, K.L.S. & Marshall, J.S. (1958). The distribution with size of aggregate snowflakes. Journal of Meteorology, 15, 452‑461.
Guyot, A., Pudashine, J., Protat, A., Uijlenhoet, R., Pauwels, V.R.N., Seed, A., & Walker, J.P. (2019). Effect of disdrometer type on rain drop size distribution characterization: a new dataset for Southeastern Australia. Hydrol. Earth Syst. Sci., 23, 4737‑4761. https://doi/org/10.5194/hess-23-4737-2019
Hazenberg, P., Yu, N., Boudevillain, B., Delrieu, G., & Uijlenhoet, R. (2011). Scaling of raindrop size distributions and classification of radar reflectivity- rain rate relations in intense Mediterranean precipitation. Journal of Hydrology, 402, 179‑192. https://doi/org/10.1016/j.jhydrol.2011.01.015
He, X., Sonnenborg, T.O., Refsgaard, J.C., Vejen, F., & Jensen, K.H. (2013). Evaluation of the value of radar QPE data and rain gauge data for hydrological modeling. Water Resources Research, 49(9), 5989‑6005. https://doi/org/10.1002/wrcr.20471
Hunter, S. (1996). WSR-88D radar rainfall estimation: capabilities, limitations and potential improvements. National Weather Digest, 20(4), 26‑36.
Jaffrain, J. & Berne. A. (2011). Experimental quantification of the sampling uncertainty associated with measurements from PARSIVEL disdrometers. Journal of Hydrometeorology, 12, 352‑370. https://doi/org/10.1175/2010JHM1244.1
Jakubiak, B., Licznar, P., & Malinowski, Sz.P. (2014). Rainfall estimates from radar vs. raingauge measurements. Warsaw case study. Environment Protection Engineering, 40(2), 159‑170. https://doi/org/10.5277/epel140212
Jiang, Y., Yang, L., Zeng, Y., Tong, Z., Li, J., Liu, F., Zhang, J., & Liu, J. (2022). Comparison of summer raindrop size distribution characteristics in the western and central Tianshan Mountains of China. Meteorological Applications, 29(3), e2067. https://doi/org/10.1002/met.2067
Johannsen, L.L., Zambon, N., Strauss, P., Dostal, T., Neumann, M., Zumr, D., Cochrane, T.A., Blöschl, G., & Klik, A. (2020). Comparison of three types of laser optical disdrometers under natural rainfall conditions. Hydrological Sciences Journal, 65(4), 524‑535. https://doi/org/10.1080/02626667.2019.1709641
Joss, J. & Waldvogel, A. (1970). A method to improve the accuracy of radar-measured amounts of precipitation, In: Preprints, 14th Radar Meteorology Conference (s. 237‑238). Tucson, AZ: American Meteorological Society.
Jwa, M., Jin, H-G., Lee, J., Moon, S., & Baik, J-J. (2020). Characteristics of Raindrop Size Distribution in Seoul, South Korea According to Rain and Weather Types. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 57(3), 605‑617. https://doi/org/10.1007/s13143-020-00219-w
Krajewski, W.F., Kruger, A., Caracciolo, C., Golé, P., Barthes, L., Creutin, J-D., Delahaye, J-Y., Nikolopoulos, E.I., Ogden, F., & Vinson, J-P. (2006). DEVEX-Disdrometer Evaluation Experiment: Basic results and implications for hydrologic studies. Advances in Water Resources, 29, 311‑325. https://doi/org/10.1016/j.advwatres.2005.03.018
Licznar, P. (2009). Wstępne wyniki porównawczych testów polowych elektronicznego deszczomierza wagowego OTT Pluvio2 i disdrometru laserowego Parsivel. Instal, 7/8, 43‑50.
Licznar, P., & Krajewski, W.F. (2016). Precipitation Type Specific Radar Reflectivity-rain Rate Relationship for Warsaw, Poland. Acta Geophysica, 64(5), 1840‑1857.
Licznar, P., & Siekanowicz-Grochowina, K. (2015). Wykorzystanie disdrometru laserowego do kalibracji obrazów pochodzących z radarów opadowych na przykładzie Warszawy. Ochrona Środowiska, 37(2), 11‑16.
Marshall, J.S. & Palmer, W.McK. (1948). The distribution of raindrops with size. Journal of Meteorology, 5, 165‑166. http://doi.org/10.1175/1520-0469(1948)005<0165:TDORWS>2.0.CO; 2
Marshall, J.S., Hitschfeld, W., & Gunn, K.L.S. (1955). Advances in radar weather. Advances in Geophysics, 2, 1‑56. https://doi/org/10.1016/S0065-2687(08)60310-6
Moriasi, D.N., Arnold, J.G., Van Liew, M.W., Bingner, R.L., Harmel, R.D., & Veith, T.L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE, 50(3), 885‑900. https://doi/org/10.13031/2013.23153
Moszkowicz, S., & Tuszyńska, I. (2006). Meteorologia radarowa. Podręcznik użytkownika informacji radarowej IMGW. Warszawa: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
Szewrański, S. (2009). Rozbryzg jako forma erozji wodnej gleb lessowych. Monografie 78. Wrocław: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.
Thorndahl, S., Einfalt, T., Willems, P., Nielsen, J.E., Veldhuis, M.-C., Arnbjerg-Nielsce, K., Rasmussen, M.R., & Molnar, P. (2017). Weather radar rainfall data in urban hydrology. Hydrology and Earth System Sciences, 21, 1359‑1380.
Thurai, M., Petersen, W.A., Tokay, A., Schultz, C., & Gatlin, P. (2011). Drop size distribution comparisons between Parsivel and 2-D video disdrometers. Advances in Geosciences, 30, 3‑9. https://doi/org/10.5194/adgeo-30-3-2011
Tokay, A., Peterson, W.A., Gatlin, P., & Wingo, M. (2013). Comparison of raindrop size distribution measurements by collocated disdrometers. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 30(8), 1672‑1690. https://doi/org/10.1175/JTECH-D-12-00163.1
Tokay, A., Wolff, D.B., & Petersen, W.A. (2014). Evaluation of the new version of the laser-optical disdrometer, OTT Parsivel2. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 31, 1276‑1288. https://doi/org/10.1175/JTECH-D-13-00174.1
Villarini, G. & Krajewski, W.F. (2010). Review of the different sources of uncertainty in single polarization radar-based estimates of rainfall. Surveys in Geophysics, 31(1), 107‑129. https://doi/org/10.1007/s10712-009-9079-x