Aandachtspunten bij kalibratie radarbeelden

Het samenvoegen van neerslaggegevens van radar en grondstations is een wiskundige uitdaging. Hierbij spelen een rol: De nauwkeurigheid van de radar- en de grondstationsmetingen. Het is bij kalibratie de bedoeling om het ruimtelijke radarbeeld als het ware naar de gemeten waarde van het grondstation toe te trekken. Uitgangspunt is dat een regenmeter een representatief beeld van de gevallen neerslag op de grond geeft. Voordat u een vergelijking maakt tussen regenmeter- en radargegevens, is het goed te beseffen dat het om verschillende soorten metingen gaat: Een regenmeter geeft een puntmeting over een heel klein oppervlak (circa 200 cm2) op de grond, een radar een volumemeting (orde 1-10 km3). Een regenmeter meet direct (behalve de optische en akoestische disdrometer, Meest voorkomende regenmeters), een radar indirect. De gegevens van een regenmeter en de radar komen daarom nooit precies overeen. De neerslag varieert binnen een radarvlak van 1 km2 1. Zo zal er weinig verschil zitten tussen de gevallen neerslag op een willekeurige locatie en een tweede locatie een meter daarnaast. Wanneer dit punt enkele kilometers verderop ligt, kan dit verschil wel aanzienlijk zijn. Bij de kalibratie wordt aangenomen dat de waarde van de regenmeter representatief is voor een radarvlak van 1 km2. In hoeverre een puntmeting werkelijk representatief is voor een groter gebied, hangt af van verschillende factoren, bijvoorbeeld het type bui en het tijdsinterval. Een zomerse, convectieve bui heeft een grotere ruimtelijke spreiding dan frontale, winterse neerslag. In de winter is de puntmeting van een regenmeter dan ook representatiever voor een groter gebied dan in de zomer. Op uur-, bui- of dagbasis is dat weer anders. Hoe groter het tijdsinterval, hoe representatiever een regenmeter is voor een groter gebied. Daarom zal de correlatie tussen een radarmeting (vlak) en een regenmeter (punt) op kleinere tijdschaal kleiner zijn dan op grotere tijdschaal. Dit betekent overigens niet dat de radar of de regenmeter op kleinere tijdschaal minder goed meet dan op grotere tijdschaal. De kwaliteit van het gekalibreerde radarbeeld is afhankelijk van het aantal gebruikte grondstations. Hoe meer regenmeters u gebruikt, hoe beter het gekalibreerde neerslagbeeld is. Bij een bepaalde dichtheid van het meetnetwerk heeft de toevoeging van extra regenmeters wel steeds minder meerwaarde. Afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid ontdekt u tijdens het kalibratieproces met hoeveel toegevoegde regenmeters een optimaal resultaat is te behalen. Ingewikkelde materie Het combineren van punt- en vlakmetingen is een ingewikkelde materie. Hiervoor zijn vele wiskundige technieken beschikbaar, variërend van heel eenvoudig tot zeer geavanceerd. Volgens een onderzoek van het Koninklijk Meteorologisch Instituut België geeft ‘kriging with external drift’ de beste resultaten. Hierbij ontstaat door ruimtelijke interpolatie van de puntmetingen een ruimtelijk neerslagbeeld. Vervolgens worden de radarmetingen gebruikt om dit ruimtelijke beeld te verbeteren. Ook eenvoudige methodes leveren volgens het onderzoek al een grote verbetering op van de radarbeelden. Zoals een ‘mean field bias correction’, waarbij de radarmetingen met een uniforme factor worden vermenigvuldigd. Deze kalibratiemethode past het KNMI toe op haar 3-uursradarbeelden. De komende jaren moet duidelijk worden welke techniek voor de Nederlandse situatie de beste resultaten oplevert. 1Jafrain, J., Studzinski, A., Berne, A. (2010). A network of disdrometers to quantify the small‐scale variability of the raindrop size distribution. Water Resources Research, 47, 8 pp.