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Korrektur von operationellen Niederschlagsdaten
Sebastian Koblinger
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Reinhold Steinacker
DOI
10.25365/thesis.27530
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29372.95250.671355-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Niederschlagsmessung ist scheinbar leicht zu realisieren, indem der Niederschlag mit einem geeigneten Instrument aufgefangen und das Volumen gemessen wird. Wie sich bei genauerer Betrachtung jedoch zeigt, wird die Niederschlagsmenge unterschiedlich stark von der Niederschlagsform, der Intensität, den vorherrschenden Windbedingungen und den Instrumenteneigenschaften beeinflusst. Um die dadurch entstandenen Niederschlags- defizite aus zu gleichen, bestehen eine Vielzahl von Maßnahmen, die diesem Umstand begegnen.
Die korrekte Niederschlagsmenge zu messen ist von großem Interesse; der Niederschlag gilt schließlich als primärer Input in hydrologischen Modellierungen und ist für die Kon- struktion von Bewässerungs- und Abwassersystemen von unumgänglicher Wichtigkeit. Ebenso können die Niederschlagsanalysen der Kurz- bis Mittelfristprognosen mit dem Wissen um die wahren Niederschlagsmengen verbessert werden und damit nicht zuletzt auch die Prognosen anderer Größen, wie Temperatur, Verdunstung und Windgeschwin- digkeit. Darüber hinaus wird die Fähigkeit von Klimamodellen, die das aktuelle Klima nachbilden, anhand des Niederschlags evaluiert, da auch dessen Prognose bis dato von großer Unsicherheit ist und eine gewisse Aussage über die Güte des Klimamodells ermög- licht.
Neben bodengestützten Messmethoden, die nach dem Prinzip der Volums- und Gewichts- messungen funktionieren, werden auch Fernerkundungsmethoden angewandt, um den Niederschlag zu bestimmen. Direkte Messverfahren, wie sie beispielsweise anhand von Ombrometern erfolgen, dienen zunächst als Referenz für die Entwicklung von Fernerkun- dungsmethoden, deren großer Vorteil vor allem in der Messung großer Flächen zu finden ist, wohingegen Ombrometermessungen lediglich Punktmessungen darstellen und einer Inter- bzw. Extrapolation bedürfen. Aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Varia- bilität sollte die Aussagekraft einer solchen Inter- bzw. Extrapolation kritisch betrachtet werden. Bislang gilt die Niederschlagsmessung mittels Ombrometer als Standardverfah- ren zur Niederschlagsbestimmung. Dabei zeigt sich auch, dass die Art des Niederschlags und die damit verbundenen Eigenschaften für dessen Messung eine wesentliche Rolle
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spielen. Die Messung von Schnee unterliegt einem grösseren Fehler, als die des Regens, und sie stellt damit auch andere Anforderungen an die Messung.
In dieser Arbeit wurden Möglichkeiten zur Korrektur bodengestützter Messungen auf- gezeigt. Zum einen erfolgt eine Korrektur durch die technische Optimierung der Messin- strumente. Zum anderen können bereits bestehende Messreihen nachträglich, wie auch Messungen aus dem operationellen Betrieb, anhand von Korrekturmodellen angepasst werden. Jedoch haften auch diese Korrekturmaßnahmen einige Nachteile an, sodass der tatsächliche gefallene Niederschlag auch damit nicht vollständig nachgebildet werden kann.
Abstract
(Englisch)
Knowledge of the true precipitation amount is of great interest as precipitation is one of the primary input variables in hydrological modeling and hence it is of concern for irrigation purposes and water run-off, as well as for improving medium and short-term weather models. Precipitation from climate models is routinely compared to observational data to check the skill of the models to represent present climate.
At first appearance, precipitation seems to be an easy-to-measure meteorological pa- rameter: Collecting the precipitation with adequate instrumentation and determining its volume should yield the correct amount. On closer consideration it becomes obvious that manifold influences such as the type of precipitation, intensity, characteristics of the gauge and the prevailing wind conditions affect the measurement. Deficits in measured precipitation amount need to be identified and there are various ways to deal with this problem.
Aside from earth-bound techniques, remote sensing methods become more import- ant in the realm of precipitation measurements. The main benefit of these methods is their ability to gauge extended areas, whereas ordinary precipitation gauges represent point measurements. To derive large-area precipitation from point values, interpolation is needed but as precipitation can be very inhomogeneous spatially and temporally, interpo- lated values must be taken with care. However, precipitation gauges are the standardized way to determine precipitation. Wind and precipitation type are the primary factors li- miting the catch efficiency of a gauge. Rain and mixed precipitation (mixture of rain and snow) is caught easier than snow and thus different requirements in the measurement methods are needed.
In this thesis correction methods for earth-bound precipitation data are discussed which basically can be divided into two approaches. One idea is to optimize the instru- ment itself by building fences around it to deflect the wind. The other approach is to operate comparative measurements and derive correction models of these datasets. Ho- wever, these correction models involve a wide range of assumptions that might not be opimal in different weather scenarios and even may not completely describe the shortco- mings of the measurement technique.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Meteorology precipitation correction methods measurement cloud snowflake deficits error
Schlagwörter
(Deutsch)
Meteorologie Wolken Niederschlag Niederschlagsmessung Niederschlagsfehler Ombrometer Regenmenge Windfehler Schneeflocke
Autor*innen
Sebastian Koblinger
Haupttitel (Deutsch)
Korrektur von operationellen Niederschlagsdaten
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
VII, 92 S. : Ill.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Reinhold Steinacker
AC Nummer
AC10899844
Utheses ID
24607
Studienkennzahl
UA | 415 | | |