Original paper

3D downscaling model for radar-based precipitation fields

Llort, Xavier; Berenguer, Marc; Franco, Maria; Sá nchez-Diezma, Rafael; Sempere-Torres, Daniel

Meteorologische Zeitschrift Vol. 15 No. 5 (2006), p. 505 - 512

published: Nov 17, 2006

DOI: 10.1127/0941-2948/2006/0152

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ArtNo. ESP025011505004, Price: 29.00 €

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Abstract

The generating of rainfall fields with a higher resolution than so far observed and with realistic features is a challenge with multiple applications. In particular it could be useful to quantify the uncertainty introduced by the different sources of error affecting radar measurements, in a controlled simulation framework. This paper proposes a method to generate three-dimensional high-resolution rainfall fields based on downscaling meteorological radar data. The technique performs a scale analysis of the first radar tilt field combining a wavelet model with Fourier analysis. In order to downscale the upper radar elevations and with the aim of preserving the vertical structure, a homotopy of the observed vertical profiles of reflectivity is performed. Preliminary evaluation of the technique shows that it is able to generate realistic extreme values and, at the same time, partially reproduce the structure of small scales.

Kurzfassung

Die Erzeugung von Niederschlagsfeldern mit realistischen Merkmalen und mit einer höheren Auflösung als beobachtete Felder ist eine Herausforderung mit vielfachen Anwendungen. Zum Beispiel ist es wichtig im Rahmen einer kontrollierten Simulation quantitativ die Unsicherheiten durch verschiedene Fehlerquellen zu bestimmen, die Messungen eines Wetterradars betreffen. Dieser Artikel schlägt eine Methode vor, dreidimensionale Niederschlagsfelder mit hoher Auflösung zu erzeugen basierend auf dem Downscaling von Radardaten. Die Technik realisiert eine maßstäbliche Analyse des Radarfeldes der untersten Elevation mit der Kombination eines Wavelet-Modells und einer Fourier-Analyse. Um höhere Radar-Elevationen herunter zu skalieren wird eine Homotopie der beobachteten Vertikalprofile der Reflektivität durchgeführt mit dem Ziel die vertikale Struktur zu erhalten. Die ersten Beurteilungen dieser Technik zeigen, dass diese imstande ist realistische Extremwerte zu erzeugen und gleichzeitig die Struktur in kleineren Skalen teilweise zu reproduzieren.