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Basic characteristics of post-frontal shower precipitation rates

Weusthoff, Tanja; Hauf, Thomas

Meteorologische Zeitschrift Vol. 17 No. 6 (2008), p. 793 - 805

published: Dec 9, 2008

DOI: 10.1127/0941-2948/2008/0335

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Abstract

For the post-frontal precipitation field, a rain rate analysis was carried out based on the radar composite RZ of the German Weather Service. Two different approaches were followed: an Eulerian- and a Lagrangian-type analysis. Rain rate distributions and their diurnal cycle were investigated and the instantaneous rain rates per individual cell, embedded in an enclosed rain area, were determined. The rain amount per individual cell within a rain area increases with the total cell number. A comparison of the tracks of the rain areas with the 925 hPa wind field revealed a movement with the mean wind direction. Furthermore, the life cycle of the rain areas was investigated with respect to related rain amounts as well as to the area. For single-cell-tracks the mean temporal development of the area integrated rain rate (AIRR) shows a parabola shape, while the area time series is better represented by a sine function. The resulting functions only depend on the life time of the track. This result reveals a simple underlying law for an apparently chaotic precipitation process.

Kurzfassung

Für das postfrontale Niederschlagsfeld wurde, basierend auf dem RZ-Komposit des Deutschen Wetterdienstes, eine Regenraten-Analyse durchgeführt. Dabei wurden zwei verschiedene Betrachtungsweisen gewählt: Euler und Lagrange Analyse. Die Häufigkeitsverteilung der Regenraten und ihr Tagesgang wurden untersucht, sowie die 5-minütigen Regenraten pro Zelle innerhalb eines abgeschlossenen Regengebiets, das aus mehreren Zellen besteht. Die Regenmenge pro Zelle innerhalb solch eines Regengebiets nimmt mit der gesamten Anzahl an Zellen zu. Ein Vergleich der Zugbahn der Regengebiete mit dem Wind in 925 hPa zeigt, dass sich die einzelnen Regengebiete mit dem mittleren Wind bewegen. Es wurde außerdem die zeitliche Entwicklung der Regengebiete bezüglich der Regenmenge sowie der Fläche untersucht. Die mittlere zeitliche Entwicklung der über die Fläche intergrierten Regenrate zeigt für Einzeller-Tracks die Form einer Parabel, während die Flächenentwicklung eher einer Sinusfunktion folgt. Die resultierenden analytischen Funktionen hängen nur von der Lebensdauer ab. Dieses Ergebnis offenbart ein einfaches zugrundeliegendes Gesetz für einen augenscheinlich chaotischen Niederschlagsprozess.