Zeigt der neue Albis-Radar zu wenig Niederschlag an?

Tagessummenwerte Niederschlag für 8 Stationen im Bereich des Albis-Radars und die Periode 20.6.-3.7.2012

Seit der Aufschaltung des neuen Albis-Radars am 19.6.2012 durch die MeteoSchweiz wurde mehrfach gerügt, dass die Radaranzeige den gefallenen Niederschlag unterschätzt. Nach zwei Wochen Radarbetrieb bei häufigen, zum Teil auch gewittrigen Niederschlägen mit Hagel sind wir in der Lage, eine erste Bilanz zu ziehen. Wir haben hierzu einen Vergleich der Radarwerte mit den Werten an Bodenstationen der MeteoSchweiz durchgeführt. Die Resultate bestätigen den Trend zur Unterschätzung des Niederschlages durch die Anzeige des Albis-Radars, und zwar im Mittel um etwa 50 Prozent. Um diese Aussage zu untermauern, fällt dieser Blogartikel etwas länger aus als sonst üblich. Wir möchten zusätzlich zu den Resultaten unserer Analyse auch einige Probleme aufzeigen, mit welchen wir uns als Kunde eines Monopol-Anbieters von Radarprodukten herumschlagen müssen.

Die MeteoSchweiz liefert uns Radarbilder im sog. gif-Format. Das heisst, dass die Radar-Intensitäten als Binärwerte auf einer Skala von 0-255 verfügbar sind, dies mit einer Pixelauflösung 1×1 km. Zusätzlich hat uns die MeteoSchweiz eine Tabelle geliefert, mit welcher jeder Binärwert in einen Wert der Niederschlagsintensität (mm/Stunde) konvertiert werden kann.

Bei der Auswahl der Bodenstationen für unsere Vergleiche haben wir uns mit Absicht eingeschränkt. Wir haben nur Bodenstationen in der Nähe eines Radarstandortes ausgewählt, welche vom Radar gut sichtbar sind (ohne Berge dazwischen), und welche in grosser Distanz zu den anderen beiden Radars liegen. So können wir sicher sein, dass jeweils nur ein Radar den Niederschlag über einer Bodenstation erfasst. Auf diese Weise können wir auch für jede der drei Radarstationen (Albis, La Dôle und Monte Lema) eine getrennte Analyse durchführen. Dadurch fallen alle Stationen im Bereich um Bern (Mitte zwischen Albis und La Dôle) und im Hochgebirge weg. Für den Radar Albis bleiben 8 Regenstationen übrig, bei La Dole sind es 5 und beim Monte Lema 4 Bodenstationen.

Wir haben für die Periode 20.6. – 3.7.2012 die Tagessummen des Niederschlages (Boden und Radar) berechnet, für alle Tage zusammengezählt und am Schluss durch einfache Division berechnet, wieviel Prozent des Bodenniederschlages durch die 3 Radars angezeigt wurde. Genau ein extremer Tagessummenwert einer Station wurde eliminiert, da der Wert durch Hagel massiv verfälscht wurde. Anbei die Resultate:

– Der Albis-Radar sieht 51% des Bodenniederschlages
– Der Radar La Dôle sieht 85% des Bodenniederschlages
– Der Radar Monte Lema sieht 134% des Bodenniederschlages

Zusätzlich haben wir die Korrelationen der Tagessummenwerte zwischen Boden und Radar für die drei Radarstationen getrennt berechnet. Diese liegen zwischen 0.8 und 0.94. Das sind für Radar-Boden Vergleiche des Niederschlages sehr gute Werte. Die hohen Korrelationen weisen darauf hin, dass die Faktor-Unterschiede zwischen den 3 Radars systematisch sind und nicht mehr nur durch Zufallseffekte erklärt werden können. Zur wissenschaftlich korrekten Untermauerung dieser Aussage wäre allerdings ein „harter“ statistischer Test nötig.

Die beigefügte Grafik zeigt die Tagessummenwerte des Niederschlages im Bereich des Albis-Radars. Perfekte Vergleichswerte wären im Bereich der roten 1:1 Linie zu erwarten. Die meisten Messpunkte liegen unterhalb der roten Linie. Das belegt zusätzlich, dass die gefundene Unterschätzung des Niederschlages durch den Albis-Radar nicht einfach durch 1 oder 2 Ausreisserwerte erklärt werden kann.

Zum Schluss ein Kommentar zu den von der der MeteoSchweiz gelieferten Radarbildern. Diese Bilder sind das Resultat einer hochkomplexen Verarbeitung der Radarmessdaten, welche für den Anwender als riesengrosse „Black Box“ daherkommt. Die MeteoSchweiz hütet diese Black Box wie einen Goldschatz. Kein Mensch ausser den Spezialisten der MeteoSchweiz hat eine Chance, die vielen Schrauben nachzudrehen, die an der Herstellung des Produktes beteiligt sind. Der Kunde ist dem Anspruch der MeteoSchweiz ausgeliefert, den Niederschlag in der Schweiz mit Radar bestmöglich zu erfassen, Sommer und Winter, im Flachland und im Gebirge, bei Regen, Schneefall und Hagel. Dieser Anspruch in Ehren, aber was macht der Kunde, wenn er einen Faktorfehler von 100% feststellt, oder wenn die Hagelschläge vom 1. Juli frühmorgens einfach nicht zur mickrigen Radarfarbe passen, die ein mässig bis starkes Gewitterregeli vorgauckelt?

Als Kunde hätte ich einen kitzekleinen Wunsch, wenn (vielleicht) in 1-2 Jahren die MeteoSchweiz-Daten gratis bezogen werden können: die Rohdaten der Radarreflektivität, Dopplergeschwindigkeit und Polarisation (nicht die modifizierte Regenintensität), Volumendaten, 1 km Auflösung gratis zu beziehen. Dann kann ich nämlich die Korrekturen selbst machen und zwar so, dass sie für meine Kunden passen. Jetzt sind die Rohaten für Privatkunden unbezahlbar. Wieweit sind eigentlich Schweizer Universitäten an der Radarforschung beteiligt? Im Ernst: mehr Offenheit und Konkurrenz im Bereich der Radarforschung und der „Black Box“ würde auch der MeteoSchweiz guttun.

5 Gedanken zu „Zeigt der neue Albis-Radar zu wenig Niederschlag an?

  1. Jaja.. wenn man bei der übergeordneten Instanz nicht weiterkommt, halt wenigstens mal Tacheles reden bei denen, die’s interessiert!
    Danke für den Eintrag!
    Sonst aber echt genial, euer Produkt! Kann mit dem MeteoSchweiz-Radar nämlich überhaupt nichts anfangen.

    Grüsse – Microwave

  2. Anbei ein Statusbericht der MeteoSchweiz, zugestellt am 8.7.2012 und an dieser Stelle publiziert mit Erlaubnis des Verfassers.


    Rad4Alp project: Parameter and algorithm optimisation

    Dear Weather Radar Users,

    The 3 Swiss weather radar systems on Monte Lema, La Dole and Albis have been successfully replaced by new technology and are all up and running. The stability of the new systems and the quality of the raw data are high and we did not encounter any major problem neither in the radar hardware nor in the data processing chains. This is an important achievement in Rad4Alp.

    We would like to inform you that the accuracy of the advanced products such as rainfall amounts and thunderstorm severity ranking has not yet reached the target level. We are in the process of optimizing the parameter settings and algorithms in a stepwise manner and the more data we have the better we get. Eventually we need at least one year of data of the new network to complete this task. But it was part of our strategy to keep the interruption for the renewal as short as possible and start delivery of the products to you shortly after turning on the radar, even if the quality of some products is not yet optimum.

    Where do we stand:

    · The new radar server is operational since 2010 and is generating the products combining all 3 radars in less than a minute, as specified. The are 4 server chains running in parallel: 1 for operation, 1 for integration and 2 for testing and development.

    · All the 3 radar stations have been renewed and are up and running.

    · The transmit and receive chains and the antenna pointing have been carefully calibrated offline using microwave test equipment and sun signals, and are automatically monitored in a continuous manner as part of the operational monitoring and calibration suite.

    · The evaluation of quantitative radar estimates of precipitation (PRECIP) by comparison with raingauge measurements is updated in a regular manner as new data comes in. The standard deviation of errors in the new PRECIP product already reached the level of quality of that of the old generation. This is a very pleasant result. However, there seems to be a dry bias in all the 3 radar systems. On average the bias is moderate, but occasionally we get large underestimations, as happened last week around Zurich. We are currently analyzing the data and will then decide how to proceed in order to reduce the bias.

    · As part of the project CombiPrecip a sophisticated radar-raingauge merging technique has been developed suitable for real-time usage in a mountainous region. It is currently being finalized and will be ready for operation for the rainfall season in 2013. In a test the technique successfully eliminated the large underestimations observed last week around Zurich.

    · The algorithm for the elimination of non-weather echoes (clutter) requires further refinement. Last week we started a test on the development chain with a slightly modified version. This modification was triggered by the fact that Albis missed several patches of weak precipitation in central Switzerland last week.

    · The thunderstorm nowcasting system TRT has been successfully migrated and adapted to the formats and data geometry of the new radar network. The fine-tuning of TRT is under way.

    · In the week of June 25-29 we presented Rad4Alp and results from our research projects at the European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology (ERAD) and learned a lot about the use of polarimetry, one of the many innovative aspects of our new systems.

    · (…)

    · And, yes, we are preparing the construction of the 2 additional radar sites in Valais and Grisons. More on this will follow later.

    For more information concerning Rad4Alp please consult our webpage ( http://www.meteoschweiz.ch , http://www.meteosuisse.ch , http://www.meteosvizzera.ch ) or send a message to rad4alp_spoc@meteoswiss.ch

    Your feedback is appreciated and helps us to speed up the process and set the priorities.

    Best regards,

    Urs Germann

  3. Pingback: Verbesserte Messqualität des Albis-Radars | Wetterblog

  4. Im Moment werde ich fast wahnsinnig!!! Der Metradar und Donnerradar zeigen immer wieder an, dass es überhaupt nicht regnet obwohl es sehr stark regnet!!!

    So nützt mir der Metradar und der Donnerradar überhaupt nichts.

    Er isch für d Füchs!!!

    Im Moment rägnets nämlich in Winterthur eifach immer… :-((( 11.11.2016

  5. Zur Zeit ist der Albis-Radar defekt. Dies erklärt die ungenügende Erfssung der Niederschläge in der Zentral- und Ostschweiz. Der Albis-Radar kann diese auf 1000 müM erfassen, also wenige 100m über Boden. Ohne den Albis-Radar steigt die niedrigste Messhöhe der übrigen Radars (Plaine Morte, Weissfluh, La Dole) auf über 3’000 müM.

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