پیش بینی بارش های سنگین غرب کشور بر اساس برآوردهای رادار هواشناسی با استفاده از روش Z-R

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان

2 دانشیار، آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان

3 استاد، آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان

چکیده

میزان بارش اندازه‌گیری‌شده توسط رادار با میزان بارش دریافت شده در سطح زمین تفاوت دارد. این اختلاف علل متعددی دارد که برخی از آن‌ها به ماهیت رادار و برخی دیگر به شرایط آب‌وهوایی هر منطقه مربوط می‌شود. در نتیجه برای تعیین میزان بارش‌های دریافتی در سطح زمین از داده‌های حاصل از رادار، باید داده‌های رادار را بر اساس داده‌های زمینی تصحیح کرد. پیوند میان بارش و بازتابندگی رادار نمایی است از z=aRb. اگر مقادیر ضرایب این مدل درست انتخاب نشوند برآورد مقدار بارش توسط رادار با اشتباه همراه می‌شود. اندازه و توزیع چکه‌های بارش اثر زیادی بر مقادیر ضرایب این مدل دارد. دامنه‌ی وردش در ضرایب این مدل بسیار زیاد است. دراین پژوهش از داده‌های رادار کرمانشاه به عنوان نماینده غرب کشور استفاده شد. ایتدا بارش‌های 26 تا 27 آبان سال 1394 و 10 تا 12 آذر سال 1395 ایستگاه‌های کرمانشاه، سرپل‌ذهاب، قصرشیرین، اسلام‌آباد، کنگاور، روانسر، سنقر، گیلان‌غرب، جوانرود، هرسین، سومار و تازه‌آباد که در محدوده‌ی 30 تا 100 کیلومتری رادار کرمانشاه جا گرفته‌اند، بررسی شد. در بارش اول برای هریک از نقاط مورد مطالعه، زاویه‌ی ارتفاع بهینه‌ی پرتو انتخاب و رابطه‌ی مربوط به آن نقطه استخراج و ضرایب تصحیح بدست آمد. با استفاده از این رابطه مقدار بارش برآوردی رادار از 31 درصد به 96 درصد افزایش یافت و میانگین مجموع بارش برآورد شده رادار از 9/8 به 4/32 میلی‌متر رسید که از میانگین واقعی فقط 1 میلی‌متر کم‌تر است. در بارش دوم، با استفاده از داده‌های بارش تمام نقاط مورد مطالعه، فقط یک معادله استخراج شد و ضرایب تصحیح رادار به دست آمد. نتایج برآورد بارش رادار به این روش نیز با تقریب خوبی مورد قبول بود و میانگین مجموع بارش برآورد رادار از 6/9 به 5/23 میلی‌متر افزایش یافت که 4 میلی‌متر از مقدار واقعی کم‌تر بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Forecast of heavy rainfall in West of Iran According to Weather Radar Estimates Using the Z-R method

نویسندگان [English]

  • Farshad Safarpour 1
  • Javad Khoshhal dastjerdi 2
  • Abolfazl Masoodian 3
1 Ph.D student of Climatology, Isfahan University, Isfahan, Iran
2 Associate Professor of Climatology, Isfahan University, Isfahan, Iran
3 Professor of Climatology, Isfahan University, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The amount of precipitation measured by the radar is different from the amount of precipitation received on the ground. This difference has many causes, some of which are related to the nature of the radar and others to the climate of each region. As a result, radar data needs to be corrected for radar data based on terrestrial data to determine the amount of ground-level rainfall received from the radar data. Weather radar used for estimation of rain in the large areas. The relationship between rain and reflectivity radar is exponential Z = aRb. Radar estimated rainfall amount is incorrect if the coefficients of this model are wrong. Drop size and distribution of rainfall is Effective on the coefficient of this model. The change in the coefficients of this model is very high. In this study, to calibrate radar data, rain from 2 to 3 December 2016 and 11 to 13 February 2018 at the stations, Kermanshah, Eslamabad, Sarpol, Ghasre Shirin, Harsin, Javanroud, Tazabad, Songhor, Ravansar, Ghilan Gharb and Soumar at distance of 30 to 100 kilometers from Kermanshah’s radar are investigated. In the first rain, using soft Rainbow for each of the stations and radar beam elevation angle optimization and correction factors relating to the extraction station, respectively. With this relationship, the radar rainfall estimates from 31 percent to 96 percent Increased and the average total rainfall from 8.9 to 32.4 millimeter increased an average radar rainfall estimated only 1 millimeter less than actual rain by gauge. In the second rain, using data from all stations, only one equation and correction factors were obtained. The results rainfall radar will be accepted at this stage, good approximation, and the average estimate rainfall radar from 9.6 to 23.5 millimeter increased those 4 millimeters less than the actual amount by gauge. If radar coefficients are corrected correctly for different areas, precipitation can be predicted and prevented from occurring unexpected events.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Weather Radar
  • rainfall estimation
  • calibration
  • West of Iran

اسکولین، مریل، (1392). مقدمه­ای بر سیستم رادار، ترجمه سهیلی­فرد و  آقابابایی. انتشارات ادبستان (ویرایش سوم).

قالهری فلاح غلامعباس؛ کدخدا الهام (1396). ارزیابی ساختار مکانی بارش نیم قرن اخیر دشت مشهد، مجله ژئوهیدرولوژی، 3(11)، 57-39.

طوفانی­نژاد، زهرا، کمالی، غلامعلی، علیزاده، میلاد (1388)، کاربرد رادارهای هواشناسی باندX  در برآورد میزان بارندگی در حوضه­های کوچک، مجله آب و خاک، 23(1)، 67-57.

محمدیها احمد؛ معماریان محمد؛ ریحانی­پروری محمد (1392). ارزیابی برآوردهای رادار هواشناسی تهران از کمیت بارش به روش Z-R برای سه رویداد بارش سال­های 2010 و 2011، مجلة فیزیک زمین و فضا، 39(2)، 204-187.

مکوندی، هامون. (1389)، کالیبراسیون رادار هواشناسی با استفاده از داده­های باران­سنج خودکار به منظور ارزیابی دقت تخمین بارندگی رادار، ، پایان­نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: دکتر محمد موسوی، رشته مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد.

Amitai, E., Wolff, D.B., Marks, D.A., Silberstein, D.S., (2002), Radar rainfall estimation; lessons learned from the NASA / TRMM validation program, Proceedings of ERAD publication series, 1, 255-260.

Battan, L.J., (1973), Radar observation of the atmosphere. The University of Chicago Press, Chicago, pp. 324.

Christodoulous. C. MichaelidesS M. G., (2004), Prediction of rainfall rate based on weather radar measurements. International Joint Conference on Neural Networks, (IEEE Cat. No.04CH37541).

Gunn, R. and Kinzer, G.D., (1949), The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air. J. Meteorol., 6, 243–248.

Hagen, M., Yuter, S., (2002), Relations between radar reflectivity, Liquid-water content, and rainfall rate during the MAP SOP, J.R Meteoral, Sol, 129, 477-493.

Lee, G., Seed, A.W., Zawadzki, I., (2007), Modeling the variability of drop size distributions in space and time. Journal of Climate and Applied Meteorology, 46 (6), 742–756.

Lee, G., Zawadzki, I., (2005), Variability of drop size distributions: time-scale dependence of the variability and its effects on rain estimation. Journal of Applied Meteorology, 44(2), 241–255.

Lee.G.W., Zawadazki. I., (2004), Variability of drop size distribution: Noise and Noise filtering in disdrometric data; Journal of applied meteorology, 44, 634-652.

Marshall, J.S., Hitschfeld, W. and Gunn, K.L.S., (1955), Advances in radar weather. Adv. Geophys., 2, 1–56.

Overeem, A. Buishand, T. A. and Holleman, I., (2009), Extreme rainfall analysis and estimation of depth-duration-frequency using weather radar, Water Resources Research, 45, 1-15.

Overeem, A., Holleman, I., Buishand, A., (2008), Derivation of a 10-Year Radar-Based Climatology of Rainfall, Journal of Applied Meteorology and Climatology. 48, 1448-1463.

Pedersen, l., Jensen, N.E., Madsen, H., (2010), Calibration of Local Area Weather Radar—Identifying significant factors affecting the calibration; Atmospheric Research, 97,129–143.

Smith, J.A., Krajewski, W.F., (2002), Radar hydrology: rainfall estimation. Advance in Water Resources, 25, 1387-1394.

Tokay, A., Hartmann. P, Battaglia. A., (2008), A Field Study of Reflectivity and Z–R Relations Using Vertically Pointing Radars and Disdrometers, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 26,1120-1134.

Uijlenhoet, R., (2001), Raindrop size and radar reflectivity-rain rate relationships for radar hydrology, Hydrology and Earth System Sciences, 5 (4), 615–627.

Uijlenhoet, R., Stricker, J. N. M., (1999), Dependence of rainfall on drop size, J. of Hydrology, 217, 157-163.

Wang G., Liu L., Ding Y., (2012), Improvement of Radar Quantitative Precipitation Estimation Based on Real-Time Adjustments to Z-R Relationships and Inverse Distance Weighting Correction Schemes, Advances in Atmospheric, 29(3), 575-584.