Ontwikkelingen meten neerslag in en om de stad

Stand van zaken rond het verzamelen van neerslaginformatie om de ruimtelijke verdeling van neerslag op een gebied en de neerslagbelasting op een rioolstelsel te kunnen bepalen.
 
Om de ruimtelijke verdeling van neerslag op een gebied te kunnen bepalen, is een dicht netwerk van meetpunten noodzakelijk. Als we de belasting van neerslag op een rioolstelsel nauwkeurig willen bepalen, is minimaal één meetpunt per 4 km2 bebouwd oppervlak nodig. Die neerslagmeters moeten zorgvuldig worden opgesteld en dat is in bebouwd gebied uitermate lastig. In het kader van meten aan het (reguliere) functioneren van rioolstelsels is gemeenten jarenlang geadviseerd zelf neerslagmeters op te stellen om de neerslagbelasting op een rioolstelsel in ruimte en tijd nauwkeurig te kunnen bepalen. Maar veel van de eigen neerslagmeters van waterschappen en gemeenten voldoen niet aan de eisen van de World Meteorological Organization (WMO). Ze staan te dicht bij hoge obstakels of bomen, op daken of soms zelfs onder afdakjes.

KNMI-neerslagmeters

Wanneer ze goed zijn opgesteld, meten grondregenmeters neerslag het nauwkeurigst. De ruim dertig automatische KNMI-stations zijn ingericht conform de richtlijnen van de WMO. Het voordeel is dat deze stations zeer nauwkeurig meten op een oppervlak van circa 2 dm2 en real-time data leveren per 10 minuten. Het nadeel is dat dergelijke locaties erg kostbaar zijn en vooral in de stad moeilijk te realiseren. Voor het aftappen van dagsommen is een groter netwerk beschikbaar van 321 handregenmeters, die elke dag om 8 uur UTC door vrijwilligers worden afgelezen.
 
De netwerken van KNMI neerslagmeters zijn echter te grofmazig om een nauwkeurig verloop van de neerslag in ruimte en tijd te kunnen bepalen. Om de ruimtelijke verdeling van neerslag op een gebied te kunnen bepalen zijn we daarom aangewezen op neerslaginformatie uit radarbeelden. Sinds 2008 levert het KNMI neerslaginformatie per 5 minuten in ruimtelijke vakken van circa 1 km2. Deze resolutie in tijd en ruimte is voldoende verfijnd voor het gebruik in het (stedelijk) waterbeheer.
 

Ruimtelijke neerslaginformatie

Het is mogelijk een goed beeld te krijgen van het verloop en de verdeling van neerslag in tijd en ruimte vanuit (een combinatie van) de volgende bronnen:
  • De operationele neerslagradars van het KNMI, aangevuld met de buitenlandse radars in Duitsland en België. De Nederlandse stations zijn vorig jaar vernieuwd en voorzien van dual-polarisatieradars.
  • Lokale X-band regenradars die een beperkter bereik hebben, maar binnen dat bereik meten met hogere resolutie in tijd en ruimte dan de landelijke KNMI-radars. Rotterdam heeft een dergelijk station opgesteld. Maar voor X-band radarbeelden van goede kwaliteit is een meting vanuit twee of meer meetpunten wenselijk.
  • Crowdsourcing via amateurmeetstations. Dit is een recente ontwikkeling. Het bedrijf Netatmo heeft in enkele jaren een dicht netwerk van amateurmeetstations opgebouwd, doordat consumenten deze regenmeters aanschaffen en zelf neerzetten, en Netatmo de data van deze stations online verzamelt en ontsluit. Belangrijk is dat deze meetpunten vooral zijn opgesteld in het bebouwde gebied. Het KNMI doet onderzoek naar de kwaliteit van deze metingen en die is veelbelovend (zie artikel RIONEDnieuws: Veelbelovend: dichter meetnet in stad dankzij amateur weerstations).

Nieuwe KNMI dual pol radar in Herwijnen (bron: Kees Lemcke, KNMI)

Neerslagradar verbeterd op basis van regenmeters

Ruwe radarbeelden zijn niet erg nauwkeurig. Om de kwaliteit van de radarbeelden te verbeteren, zijn grondregenmeters noodzakelijk. De radarbeelden worden (near) real-time verbeterd met de metingen van ruim dertig automatische stations. Maar de dekkingsgraad van die stations is beperkt. Daarom worden ook de 321 dagsommenstations gebruikt om de radarbeelden te verbeteren. Die dagsommen zijn minder snel beschikbaar en ook de validatie kost tijd.
  • Dagelijks gebruikt het KNMI de ongevalideerde en soms niet-complete handregenmeterdata om de radarbeelden te verbeteren.
  • Na een paar weken zijn de handregenmeterdata compleet en gevalideerd. Dat wordt gebruikt voor een definitieve radardataset, de klimatologische radardataset.
Waar mogelijk worden ook lokale neerslagmeters gebruikt. Maar, zoals gezegd, voldoen maar weinig neerslagmeters aan de opstellingseisen van de WMO.
 
De X-band radar is in staat tot nauwkeurigere metingen omdat dichtbij een radar geen last is van verticale variatie van neerslag. Aan de andere kant treedt bij X-band radars wel meer signaaldemping op. De hogere resolutie komt doordat je alleen dichtbij de radar kijkt, en dat daardoor de bundel veel minder breed is. En doordat je de radar maar op een enkele elevatie laat draaien is de temporele resolutie beter. Een landsdekkend netwerk van X-bandradars is op korte termijn waarschijnlijk niet te realiseren. Grote steden hebben wel belangstelling, daar loont het sneller de moeite om voor deze techniek te kiezen.
 
Het verbeteren (corrigeren) van radarbeelden met grondneerslagmeters kunnen we versterken en versnellen door het netwerk van automatische neerslagstations te verdichten. Hier zou een nationale taak voor het KNMI kunnen liggen. Maar de kans dat het KNMI extra automatische stations gaat realiseren, is klein. De waterschappen zijn hiervoor ook een interessante partij. Zo heeft Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden een netwerk van neerslagmeters aangelegd met een dichtheid van één station per 100 km2. Voor dit netwerk is minder belangrijk dat neerslagmeters in het bebouwde gebied staan. Maar er moet wel rekening worden gehouden met zaken als landgebruik en vandalisme-gevoeligheid.
 
Gemeenten realiseren ook neerslagmeters om de neerslag(radar)informatie voor hun gebied te verbeteren. Deze neerslagmeters zijn veelal niet primair bedoeld om de lokale belasting op het (afval)watersysteem te bepalen. Voor dat doel zijn de verbeterde radarbeelden meer geschikt, vooral als het om uitgestrekter gebieden gaat. Over een groter gebied is het belangrijk om rekening te houden met de ruimtelijke verdeling van de neerslag; het regent nooit overal even hard tegelijk.

Ontwikkelingen: open radardata en meer regenmeters

De waterschappen werken landelijk binnen Het Waterschapshuis aan het project Weer Informatie Water Beheer (WIWB). Doel is te komen tot verbeterde meteorologische informatievoorziening, in het bijzonder de kwaliteit van de (real-time) radarneerslaginformatie. Het project bestaat primair uit het opzetten en beheren van een platformonafhankelijke informatievoorziening voor de doorlevering van meteorologische data aan de waterschapinformatiesystemen en aan de bestaande webservice Meteobase (ontwikkeld door STOWA) voor de levering van open data aan partners van de waterschappen (zoals gemeenten).

Een ambitie van het project is om alle meteorologische data die via de WIWB-informatievoorziening zullen worden geleverd van een zo hoog mogelijke en eenduidige kwaliteit te laten zijn, zodat alle waterbeheerders met dezelfde data werken (single tone of data). In het kader van het WIWB project is een radarcomposiet ontwikkeld met een ruimtelijke dekking die de landgrenzen overstijgt. Deze data is openbaar toegankelijk en wordt als open data gedistribueerd.
 
Het WIWB wil ook een zo hoogwaardig mogelijk radarproduct met minimale tijdvertraging genereren, voor meer operationele toepassingen. Daartoe is een dichter netwerk van automatische neerslagmeters aan de grond wenselijk/noodzakelijk dan het KNMI-netwerk. Hier gaat het om neerslagmeters van voldoende kwaliteit die volgens de WMO-eisen zijn opgesteld.
 
Als u als gemeente of waterschap nadenkt over het opstellen van neerslagmeters, lijkt het logisch om locaties te realiseren die bijdragen aan het nationale netwerk van neerslagmeters om neerslaginformatie uit radarbeelden te verbeteren, corrigeren en verrijken.

Crowdsourcing

Netwerken van amateurmeetstations leveren snel ad-hoc informatie op vele locaties. Het feit dat deze neerslagmeters waarschijnlijk niet allemaal goed opgesteld staan, betekent dat we voorzichtig moeten zijn met het gebruik van deze informatie. Het hogere en toenemende aantal meetpunten maakt het wel mogelijk om de kwaliteit van de data onderling te controleren en duidelijke uitbijters weg te filteren.
 
De lokale informatie van deze neerslagmeters is ook te gebruiken om de radarbeelden grofweg te controleren. Het verbeteren van radarbeelden met grondregenmeters pakt niet altijd goed uit als het gaat om lokale neerslagextremen. Wanneer een grondregenmeter bij een extreme bui op een plek staat waar het naar verhouding wat minder hard heeft geregend, kan dat dempend werken op het neerslagextreem in het radarbeeld.
 
In de toekomst is het wellicht mogelijk om radarbeelden te assimileren met informatie uit de amateurstations. Een hoger aantal meetpunten kan dan de mindere nauwkeurigheid van de metingen als het ware compenseren (big data-principe).
 
De neerslaginformatie vanuit crowdsourcing kan vooral bij extreme buien snel een indicatie geven van de (lokale) zwaarte van een bui als verklaring voor de eventuele overlast en schade. Ook van zware buien die geen overlast of schade hebben veroorzaakt, is het interessant om te weten hoeveel neerslag is gevallen. Snelle informatie is belangrijk om neerslaghoeveelheid en effect aan elkaar te kunnen koppelen en de effecten te kunnen verklaren.
 
De neerslaginformatie vanuit radarbeelden is te gebruiken om het reguliere functioneren van het (stedelijk) watersysteem te controleren. Hier is vooral een nauwkeurige benadering van de ruimtelijke informatie belangrijk om de resultaten van modelsimulaties te kunnen vergelijken met (toetsen aan) de praktijk.

Samengevat

  • Om de ruimtelijke verdeling van neerslag op een gebied te kunnen bepalen, is een dicht netwerk van meetpunten noodzakelijk. Gebruik van radarbeelden is vrijwel onvermijdelijk.
  • Wanneer ze goed zijn opgesteld, meten grondregenmeters neerslag het nauwkeurigst. De ruim dertig automatische KNMI-stations zijn ingericht conform de richtlijnen van de WMO.
  • De netwerken van KNMI neerslagmeters zijn te grofmazig om een nauwkeurig verloop van de neerslag in ruimte en tijd te kunnen bepalen. Om de ruimtelijke verdeling van neerslag op een gebied te kunnen bepalen zijn we daarom aangewezen op neerslaginformatie uit radarbeelden.
  • Ruwe radarbeelden zijn niet erg nauwkeurig. Om de kwaliteit van de radarbeelden te verbeteren, zijn grondregenmeters noodzakelijk.
  • Het verbeteren (corrigeren) van radarbeelden met grondneerslagmeters kunnen we versterken en versnellen door het netwerk van automatische neerslagstations te verdichten.
  • De waterschappen werken in nationaal verband samen met Waterschapshuis (HWH) binnen het project Weer Informatie Water Beheer (WIWB) aan het verbeteren van de meteorologische informatievoorziening, in het bijzonder de kwaliteit van de (real-time) radarneerslaginformatie.
  • Als u als gemeente of waterschap nadenkt over het opstellen van neerslagmeters, lijkt het logisch om locaties te realiseren die bijdragen aan het nationale netwerk van neerslagmeters om neerslaginformatie uit radarbeelden te verbeteren, corrigeren en verrijken.
  • De neerslaginformatie vanuit crowdsourcing kan vooral bij extreme buien snel een indicatie geven van de (lokale) zwaarte van een bui als verklaring voor de eventuele overlast en schade. De lokale informatie van deze neerslagmeters is ook te gebruiken om de radarbeelden grofweg te controleren.

Kennisbank



U Bezocht Onlangs


GEEF UW SUGGESTIE