X-band radar

In figuur A ziet u de X-band radar Rijnmond. Deze radar is bruikbaar voor met meten van de neerslag tot afstanden van circa 40 km rondom de radar. Figuur A X-band radar Rijnmond: een schotel zendt het signaal uit en de andere ontvangt het gereflecteerde signaal (Bron: gemeente Rotterdam) Vergroot afbeelding Meetprincipe Net als een C-band radar meet de X-band radar meet de neerslag indirect door de reflectie van uitgezonden pulsen te meten. Meer informatie over het meetprincipe van een radar vindt u bij Neerslagradar. De uitgezonden puls van een X-band radar heeft een golflengte van circa 3 cm en een frequentie van 8 tot 10 GHz. Als het hard regent, kan de neerslag het radarsignaal verzwakken. Een deel van het signaal gaat dan in de bui verloren ('uitdoving'). Dit komt door de korte golven die de radar uitzendt. Hierdoor kan de X-band radar de neerslag onderschatten die in of achter de bui valt. Een C-band radar heeft een langere golflengte en kan daarom beter door buien heen meten. Het signaal gaat dan minder verloren in de bui. U kunt dit vergelijken met geluidsgolven die door glas heen gaan. Bij hoge tonen (met korte golflengte) dempt het glas het geluid beter beter dan bij lage tonen (met langere golflengte). Toepassing en installatie Het installeren van een X-band radar is specialistisch werk, dat de leverancier uitvoert. Om signalen optimaal te kunnen verzenden en ontvangen, installeert de leverancier de radar op een hoge en vrijstaande plek. De radar in figuur A staat op een hoogte van 150 m. Vanwege de hoogte moet de constructie bestand zijn tegen zware windstoten. Software De radar wordt geleverd met standaard software en gebruikersinterface. Om de neerslagdata hiermee geschikt te maken voor gebruik in dagelijkse werkzaamheden, is enige kennis van zaken nodig. Er bestaan nog weinig (commerciële) producten die de data op een relatief eenvoudige en inzichtelijke manier geschikt maken voor een breed operationeel gebruik. Zendvergunning Voor het gebruik van een X-band radar is een zendvergunning nodig. Deze moet worden aangevraagd bij de zendvergunningverlener. Na goedkeuring geven zij een in eerste instantie een experimenteervergunning af. Tijdens deze periode wordt gekeken of de radar voldoet aan de gestelde eisen en randvoorwaarden in de zendvergunning. Daarna komt de eigenaar in aanmerking voor een meerjarige vergunning. In de praktijk blijkt de overgang van een experimenteervergunning naar een meerjarige vergunning een erg lastig proces. Daarom is het belangrijk voor organisaties die een radar willen aanschaffen, vooraf de specificaties op te stellen en op basis daarvan te laten toetsen of u als organisatie in aanmerking komt voor een meerjarige zendvergunning. Hoge resolutie in ruimte en tijd Een X-band radar heeft een hoge resolutie in ruimte en tijd1, 2 en is daarom interessant voor het stedelijk waterbeheer. De X-band radar meet neerslag elke minuut in grids tot 100 x 100 m. Een C-band radar (zoals de KNMI-neerslagradar) meet neerslag elke 5 minuten in grids van 1 x 1 km. In figuur B ziet u het verschil tussen beide. Figuur B Verschil in ruimtelijke resolutie tussen de X-band radar Rijnmond (links) en de KNMI C-band radar (rechts) (Bron: SkyEcho) Vergroot afbeelding Bereik 25 tot 40 km Het piekvermogen van de radar, de instelling van de antenne en de weersituatie bepalen het praktische bereik van de X-band radar1. De ervaring leert dat het bereik tussen de 25 tot 40 km ligt. X-band radar Rijnmond heeft in de praktijk een bereik van circa 30 km, maar onderschat de neerslag systematisch in de range 25 tot 30 km (zie figuur C). De oorzaak hiervan is nog niet bekend en wordt onderzocht. Figuur C Systematische onderschatting hoeveelheid neerslag in de range van 25 tot 30 km van X-band radar Rijnmond (Bron: SkyEcho) Vergroot afbeelding Kosten De X-band radar is compact en daarom relatief eenvoudig te plaatsen in stedelijk gebied. Per locatie is deze radar dan ook goedkoper in aanschaf in dan een C-band radar. Maar door het beperkte bereik en de relatief hoge operationele kosten is de X-band radar bij eenzelfde gebiedsgrootte uiteindelijk niet goedkoper. Onderhoud Het onderhoud van een X-band radar is specialistisch werk en kunt u het best aan de leverancier overlaten. De ervaring leert dat de radar in de eerste periode na installatie maandelijks preventief onderhoud nodig heeft. Daarna volstaat elk kwartaal. Ook het correctief onderhoud voert de leverancier uit. Ter controle kunt u als eigenaar een camera installeren die u 24 uur per dag beelden laat zien van de radar. Hiermee kan de eigenaar de fysieke omstandigheden en het functioneren van de radar controleren. Meetdata geschikt maken voor gebruik Omdat het werken met de bijgeleverde software en gebruikersinterface kennis van zaken vergt, moet u als eigenaar rekening houden met extra inspanningen en kosten om de meetdata te bewerken, valideren en presenteren. Ook als de eigenaar hiervoor aanvullende software aanschaft en expertise inhuurt om de meetdata geschikt te maken voor toepassingen (binnen en) buiten de eigen organisatie, moet u als beheerder rekening houden met bijkomende (structurele) kosten om de data geschikt te maken voor uw eigen gebruik. Nauwkeurigheid Kalibratie met neerslagmeters op de grond De radar meet de neerslag op (circa 150 m) hoogte. De gemeten neerslag komt niet loodrecht naar beneden op dezelfde locatie op de grond terecht. Dit komt onder andere door de wind. Daarnaast heeft de op hoogte gemeten neerslag tijd nodig om de grond te bereiken of treedt er verdamping op. De tijdsvertraging is afhankelijk van de valsnelheid van de druppels en kan oplopen tot meerdere minuten. Daarom moet u neerslag gemeten met radar corrigeren op basis van gemeten neerslag met grondstations. De X-band radar Rijnmond wordt gecorrigeerd op basis van twee KNMI-grondstations en een aantal weerstations van de TU Delft. Doorontwikkeling Er vindt continu onderzoek plaats om het vertalen van gereflecteerde radarsignalen naar neerslagintensiteit te verfijnen en optimaliseren. Toch kan het meten van neerslag met een hogere resolutie voor grotere gebieden nu al baat hebben bij extra gegevens van een netwerk van X-band radars1. De provincie Zuid-Holland onderzoekt momenteel de mogelijkheden om met meerdere X-band radars in de regio gebiedsdekkende neerslaginformatie te generen. 1 Hosseini, S.H. et al. (2020). Evaluation of a new X-band weather radar for operational use in south Sweden. Water Science and Technology (2020) 81 (8): 1623–1635. https://doi.org/10.2166/wst.2020.066. 2 Jensen, N.E. en Overgaard, S. (2002). Performance of smal x-band weather radar. Western Pacific Geophysics meeting, Wellington New Zealand.