Gauge and Radarradargauge
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
GaGaugugeeaandndRRaadadarr PPaaoo--LLiaiangngChaChangng CentCentrarallWWeaeattherherBBurureaeau,u,TTaaiwiwaann A Training Course on Quantitative Precipitation Estimation/Forecasting (QPE/QPF) Crowne Plaza Manila Galleria, Quezon City, Philippines 27-30 March 2012 OOuutlitlinnee RaRadadarraandndGGaaugugeeNetNetwwoorkrkininTTaaiwiwaann RaRadadarrDaDattaaQQCCususingingRefReflectlectivivitityyaandnd RaRainfinfaallllClimClimaattoolologgyy RaRadadarrQQPPEEaandndGGaaugugee--cocorrrrectectededQQPPEE OOututloloookk 2 OOppeerratiationonalalRRadadararNNeetwtwororkkiinnTTaiaiwwanan RRCCWWFF RRCCCCKK RRCCHHLL RRCCMMKK RRCCCCGG RRCCKKTT CCWBWB::RRCCWFWF,,RRCCHHLL,,RRCCKKTT,,RRCCCCGG((DDopoppplleerr,,wwaveavelleenngtgthh::10c10cmm)) AAiirrFFororccee::RRCCCCKK,,RRCCMMKK((dduualal--ppololarariizzatatiionon,,wwaveavelleenngtgthh::5c5cmm)) Taiwan operational radar network basic information RCWF RCHL RCCG RCKT RCCK RCMK Observation Range (km) 460,230 460,230 460,230 460,230 460,160 460,160 (Z,Vr) Gematronik Gematronik Gematronik Gematronik Gematronik Type WSR-88D 1500S 1500S 1500S 1500C 1500C Height (m) 766 63 38 42 203 48 Wavelength (cm) 10 10 10 10 5 5 Polarization Single Single Single Single Dual Dual Max. Unambiguous 26.55 21.15 21.15 49.5 49.5 49.5 Velocity (m/s) GGaaugugeeStStaattioionsns inin TTaaiwiwaann Data from CWB and Gov. agencies (WRA, SWCB,TPC,..) •All Gauge stations ~570 stations •Overland ~560 stations MMeaeannGGaaugugeeSpaSpacingcing ffrroommCWBCWBSitSiteses((dadattaainin22000077)) Number of Gauges CoConceptnceptooffRefReflectlectivivitityyClimClimaattoolologgyy ininCoConsnsttructructingingRaRadadarrHHyybridbridScaScansns TThhee hhybybrriiddssccanan ooff aarradadarariinncclluuddeesstthheelloowweesstt rraaddarar bbiinnss tthhatatddoo nnotot hhaveave ssiigngniiffiiccanantt bbllocockkageagess ororcclluutttteerr ccononttamamiinnatatiiononss.. TThhee rradadarar rreefflleeccttiivviittyy cclliimmatatoollogyogy iiss ddeeffiinneedd aass tthhee ffrreeqquueennccyy ooff ococccuurrrreennccee ooff rreefflleeccttiivviittyy((FFOORR)) tthhatat iiss hhiighgheerrtthhanan aacceerrttaiainn tthhrreesshhoolldd,, anandd iittiiss ccalalccuullatateedd ononaappiixxeell--bbyy--ppiixxeellbbasasiissiinntthheerradadaarr ((sspphheerriiccalal)) ccooroorddiinnatateess.. TThhee vavalluueess ooff FFOORRrranangegeffrromom00ttoo11,,wwiitthh11rreepprreesseennttiinngg eecchhoeoess tthhatatararee ddeetteecctteedd aalllltthheettiimmee((cclluutttteerrss))anandd 00iinnddiiccatatiinngg tthhatatnnoo eecchhoeoess hhiighgheerr tthhanantthheetthhrreesshhololdd araree eeveverr ddeetteecctteedd ((bbllocockkageagess)).. TThhee rreefflleeccttiivviittyy cclliimmatatolologyogy atatananyy ggiivevennllococatatiioonn iiss rreellatateedd ttoo wwhheetthheerr tthheerree iiss rraiainn ororcclluutttteerr atattthheellooccatatiionon.. IIff alallltthheeeecchhoeoess ddeetteecctteedd aatt tthhee llococatatiionon aarree rraaiinn,,tthheenn tthheeeexxppeecctteeddrranangegeooff FFOORR valvaluueess sshhououlldd bbee ccllososee ttootthhoosseeooff tthheeffrreeqquueennccyy ooff ococccuurrrreennccee ooff gaugaugege rraiainnffalalll ((FFOOGG)) Chang, P. L., P. F. Lin, B. J. -D. Jou, and J. Zhang, 2009:An application of reflectivity climatology in constructing radar hybrid scans over complex terrains. J. Atmos. Oceanic Technol. 26, 1315-1327. RaRadadarrdadattaaquaqualitlityycocontntrrooll RaRaddaarrSSccaann SSttrraatteeggyy TTeerrrraaininHHeeigighhtt ReReff..CliClimmaattoolologgyy GGaauuggeeRaRaininffaallll CliClimmaattoolologgyy FFrrequencyequencyooffooccurccurrrenceence(%(%))ooff ≧ 00--dBZdBZ rrefleflectectiivviitytyaatt00..55degdegrreeseeselelevevaatitioonn RCWF RCHL RCCG RCKT FFrrequencyequencyooffooccurccurrrenceence(%(%))ooff ≧ 1100--dBZdBZ rrefleflectectiivviitytyaatt22..44degdegrreeseeselelevevaatitioonn RCWF RCHL RCCG RCKT FFrrequencyequencyooffooccurccurrrenceenceooffrrefleflectectiivviityty aatt00..55degdegrreeseeselelevevaatitioonnfoforrfofourursseaeassoonsns Spring Summer Fall Winter GaGaugugeeraraiinfanfallllfrfrequencyequencyooff ooccurccurrrenceenceduriduringng22000055--22000077 spring summer fall winter HyHybribriddsscacanntatablblesesdeterdetermmiinednedfrfroommterterraraiin,n, sscacannsstratrategtegyy,,aandndraradadarrclcliimmaatotollooggyy MMososaiaicckkeedd HHyybbrriiddHHeeiighghtt(fou(fourrrradadararss)) RRCCCCKK RRCCMMKK Severe blockage FFrrequencyequencyooffooccurccurrrenceence(%(%))ooff rrefleflectectiivviititieses ≥ 15 dBZdBZ wwiiththhyhybribriddsscacanntatablblesesbefobeforreeaandndaaftefterrQCQC summer summer before After (terrain only) (Terrain + Climo. winter winter SumSummmaaryryooffRefReflectlectivivitityy aandndGGaaugugeeRaRainfinfaallllClimClimaattoolologgyy BByy ccomompparariinngg tthhee reflectivity cclliimmatatolologyogy wwiitthh gaugaugege obobseserrvatvatiionons,s, iitt wwasas ffouounndd tthhatat 1515ddBBZZ wwasas aa goodgood apappprroxioximmatatiionon fforor rraiainn//nnoo--rraiainn sesegrgreegatgatiionon iinn ccooloolseseasonasonss anandd 2020 ddBBZZ wwororkkeedd wweellll iinn wwararmm seseasonasonss.. CCoommpparariisonsonss bbeettwweeeenn tthhee ststananddarardd anandd nnononststaannddarardd hhybybrriidd scscanan FFOORRss shshowoweedd tthhatat tthhee fforormmeerr ddiidd nnotot aaccccuurratateellyy rreefflleecctt tthhee cclluutttteerr anandd bbllocockkageage ddiiststrriibbuuttiiononss iinn tthhee rreealalatatmmosposphheerree.. TThhee apappplliiccatatiionon oofftthhee reflectivity cclliimmatatolologyogy wwasas shshowownn ttoo sisigngniiffiiccananttllyy rreedduuccee tthhee iimmppacacttss ofofcclluutttteerr anandd bbllocockkageagess anandd pprrovioviddeedd iimmpprroveovedd rradadarar QQPPEEss oveoverrtthhee ccomompplleexx tteerrrraiainn.. RaRadadarr RefReflectlectivivttyy QQPPEE LoLoccaalliizzeeddZZ(r(reeflfleecctitivviityty))-- RR(r(raaiinnrraatete))rreellaatitioonnsshhiipp Hybrid reflectivity Hourly rain rate 1- and 3-h acc 6- to 72-h acc RRaaiinnffaalllliinnffoorrmmaattiioonnoovveerrtthheeaarreeaawwiitthhoouuttrraaiinnggaauuggee CoConvnvectectivive/Ste/StrarattififoormrmSegSegrregegaattioionn ddBBZZ >>5050iinnananyybbiinnoror,, ddBBZZ >>3030atattteemmppeerratatuurreess<< --1010 CCoror,, 11lliighghttnniinnggffllashash non-tropical precipitation non-tropical precipitation tropical precipitation tropical precipitation ZZ--R relationRrelation Z= 10 log dBZ Z D6 Z N (D) D 6 dD R N(D) D3w(d)dD 3 6 t R D Z= ? R Depends on N(D) ! There are various Z-R relationships applicated over the world. Z=200R1.6 Marshall and Palmer(1948) Z=140R1.5 drizzle Z=500R1.5 Thunderstorm Z=300R1.4 NEXRAD雷達 ……… Z=32.5R1.65 QPESUMS ZZ--R relationshipsRrelationships Precipitation a b Type convective 300.0 1.4 hail 300.0 1.4 stratiform 200.0 1.6 tropical 32.5 1.65 snow 75.0 2.0 StStepsepsooffGGaaugugeeCoCorrrrectectededRaRadadarrQQPPEE 11))CCoompmpuuttiinnggggaauuggee--raraddaarrbbiiaasseessaatteeaacchhggaauuggeessttaattiioonnssuussiinngg hhoouurlrlyyraraiinnffaallllssffrorommggaauuggeeoobbsseervrvaattiioonnssaannddffrorommraraddaarreessttiimatmateess aattccoo--llooccaatteeddggririddcceellllss.. ~560 22))IInntteerprpoollaattiinnggtthheeggaauuggee--raraddaarr bbiiaasseessffrorommggaauuggeessttaattiioonnssoonnttoo tthheeHHRRQQaannaallyyssiissggriridd.. 33))AAppppllyyiinnggtthheeggririddddeeddggaauuggee--raraddaarrbbiiaasseess ttootthheeraraddaarr--bbaasseeddQPQPEE.. 44))RReeppllaacciinnggtthheeffiinnaall LLGGCCQPQPEEaattaallll ggririddcceellllsstthhaatt ccoo--llooccaatteewwiitthhaaggaauuggeessttaattiioonnwwiitthhtthheeggaauuggeeoobbsseervrveeddvvaalluueess.. 55))AAppppllyyiinnggaallaannddmasmaskkttootthheeLLGGCCQPQPEEffiieellddaannddccuuttttiinnggoofffftthhee ddaattaa oovveerrtthheeoocceeaannbbeeccaauusseennooggaauuggeeccoorrerreccttiioonniissaavvaaiillaabblleeiinn tthheeoocceeaannaarereaa.. RRaiainngaugaugegeccororrreeccteteddrradadararQQPPEE 00--2424hhrrssQQPPEE+gau+gaugege 00--2424hhrrssQQPPEE 0-24 hrs gauge obs FFiinneerraannddmmoorreerreeaassoonnaabblleeQQPPEEoovveerrllaanndd DDiiffefferreenncceebbeetwtweeeennththeellococalalgaugaugege ccororrreeccteteddrradadararQQPPEEananddaagaugaugegeananalalyyssiiss a b Radar QPE GAUGE c LGC QPE LGC QPE - Gauge LGLGCCQQPPEEEvalEvaluuatiationon SSeelleeccttaaddiiffffeerreennttnnuummbbeerrooffrraaiinnggaauuggeessffoorrtthheeccaallccuullaattiioonnooff LLGGCCQQPEPE,,tthheerreessttggaauuggeessaarreeuusseeddffoorrvveerriiffiiccaattiioonnss.. IInntteerrpprreetttthheesseelleecctteeddggaauuggeerraaiinnffaallllttooCaCarrtteessiiaannggrriidd.. CaCallccuullaatteetthheeccoorrrreellaattiioonnssbbeettwweeeennLLGGCCQQPEPEaannddrreessttggaauuggeess,, aasswweellll aassggaauuggeerraaiinnffaalllliinnCaCarrtteessiiaann.. 50 gauge 250 gauge stations selected stations selected Total ~400 in 2005 Gauge Corrected QPE Southwest flow caseSouthwest case 50 gauge stations selected Guage 250 gauge stations selected Gauge Corrected QPE TTyypphhoonoon HHaiaitantangg (2005)(2005) 50 gauge stations selected Guage 250 gaugeGauge stations Corrected selected QPE 200520050612~06160612~0616 ––5050sstatitationonsssseelleecctetedd 20052005 0612~06160612~0616––250250 sstatitationonsssseelleecctetedd SSououththwweessttFFllowow//TTyypphhoonoon HHaiaitantangg ccasaseess Local Gauge Corrected QPE Correlations Coefficient R (%) Gauges Only (interpolated) 350 300 250 200 150 100 Number of Gauges used CoCommpaparisrisoonsnsbetbetwweeneenggaaugugee aandndggaaugugeecocorrrrectectededQQPPEE Gauge Gauge corrected QPE + + + + + + ++ + + + + + +:Gauge station Typhoon Megi (2010/1018~22) 96 hours rainfall accumulation TTyyphophooonnFFaananapipi ((22001100/0/0991188~~2211))