Original paper

Improvements in weather radar rain rate estimates using a method for identifying the vertical profile of reflectivity from volume radar scans

Franco, María; Sánchez-Diezma, Rafael; Sempere-Torres, Daniel

Meteorologische Zeitschrift Vol. 15 No. 5 (2006), p. 521 - 536

published: Nov 17, 2006

DOI: 10.1127/0941-2948/2006/0154

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Abstract

A method for identifying the Vertical Profile of Reflectivity (VPR) when volume weather radar scans are available is presented. The first step in the identification of the VPR consists in averaging the vertical profiles of reflectivity observed near the radar. Then the Near Mean Apparent Vertical Profile of Reflectivity (NMAVPR) so obtained is applied in order to estimate the original VPR on each pixel. This is done by fitting the NMAVPR to the values of reflectivity observed over each pixel. As a consequence, an estimation of the reflectivity at ground level, which is provided by the lowest reflectivity value of the estimated VPR, is achieved. The results of a validation study based on using the first radar PPI as a reference are presented and analyzed in order to evaluate the performance of the method proposed. These results show that the method proposed manages to correct the critical overestimation of rain rate produced when the first PPI intercepts the bright band of stratiform rain, and also the underestimation produced when the first PPI intercepts precipitation falling as snow above the bright band.

Kurzfassung

Eine neue Methode zur Identifizierung des Vertikalen Reflektionsprofils (Vertical Profile of Reflectivity, VPR), wenn volumetrische Wetterradaruntersuchungen vorhanden sind, wird in dieser Veröffentlichung präsentiert. Der erste Schritt, um die VPR festzustellen, ist die Berechnung des Mittelwertes des in der Nähe beobachteten VPR. Anschließend verwendet man diesen Wert, der als Nahes Mittleres scheinbares Vertikales Reflektionsprofil (Near Mean Apparent Vertical Profile of Reflectivity, NMAVPR) bezeichnet wird, um das ursprüngliche VPR jedes Pixels zu schätzen. Bei dieser Schätzung handelt es sich um die Anpassung des NMAVPR mit Hilfe der Reflektionswerte, die in jedem Pixel gemessen werden. Dadurch erfolgt eine erste Einschätzung der Bodenreflektion, die durch den untersten Reflektionswert des berechneten VPR definiert wird. Die Ergebnisse einer Validationsstudie werden in dieser Arbeit dargestellt und analysiert, um die Qualität der vorgeschlagenen Methode zu evaluieren. Für diese Studie wird das unterste PPI als Referenz benutzt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der dargestellten Methode die kritische Überschätzung der Regenintensität korrigiert wird, wenn das unterste PPI das bright band schneidet. Die Methode korrigiert außerdem die kritische Unterschätzung der Regenmenge, wenn die unterste den fallenden Niederschlag als Schnee oberhalb des bright band schneidet.