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4.5.1 Isohyetenmethode |
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4.5.2 Polygonmethode (Thiessen-Polygone) |
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4.5.3 Geostatistische Verfahren |
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4.5.4 Radarmessung |
Niederschlag wird nahezu weltweit mit einem Netz von Messstationen erfaßt. Es handelt sich dabei um punktuelle Messungen (Punkt- bzw. Stationsniederschlag). Die Dichte des Niederschlagsmessnetzes orientiert sich idealerweise an der räumlichen Variabilität des Niederschlages (engmaschiger in bergigen Regionen).
Zur Bestimmung der Einnahmeseite bei der Aufstellung von Wasserbilanzen muss der Punktniederschlag auf die Fläche übertragen werden: aus den Stationsniederschlägen wird der Gebietsniederschlag berechnet. Dies ist nötig beispielsweise bei bilanzgestützten Untersuchungen und Simulationen im regionalen oder gar globalen Maßstab, aber auch zur Regulierung von Abflüssen.
Die Interpolation erfolgt heute in der Regel automatisiert unter Nutzung der elektronischen Datenverarbeitung (Geostatistik, geographische Informationssysteme GIS). Dabei darf jedoch nicht vergessen werden, dass der Messfehler der Stationsniederschläge über 10% liegt (Baumgartner & Liebscher 1996).
Einige Verfahren zur Bestimmung des Gebietsniederschlages:
Diese Methode eignet sich vor allem für orographische Niederschläge im Gebirge. Das Niederschlagsgebiet mit der Fläche AE0 wird durch Isohyeten Ii (Linien gleicher Niederschlagshöhe) in Teilflächen Fi eingeteilt, deren mittlere Niederschlagshöhe sich folgendermaßen berechnet:
Die Niederschlagsanteile der Teilflächen werden zur Ermittlung des Gebietsniederschlages gewichtet und aufsummiert:
Jeder Messstelle wird eine Fläche zugeordnet, die durch das Polygon (Vieleck) aus den Mittelsenkrechten auf die Verbindungsstrecken zu den benachbarten Stationen gebildet wird. Die Methode ignoriert Höheneinflüsse, wird im Flachland aber sehr häufig angewandt.
Abb. 4.6: Isohyeten und Polygonflächen für ein Einzugsgebiet (nach Maniak 1997, verändert)
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Kriging ist ein statistisches Verfahren, das mit Hilfe von Variogrammen die Stationsgewichte so optimiert, dass die Fehlervarianz ein Minimum erreicht. Dieses Verfahren wird bei einer großen Anzahl von Messpunkten angewandt. Die Auswertung erfolgt mit EDV (z.B. Programm "Surfer").
Abb. 4.7: Ein Radarstrahl tastet das Zielgebiet ab (1). Der aus dem Niederschlagsgebiet zurückgestreute Teil der Sendeenergie wird gemessen (2).
Probleme: Der Durchmesser der Streupartikel (z.B. Tropfen) geht mit der 6. Potenz in die Berechnung des Rückstreuquerschnittes ein. Das Verfahren ist technisch aufwendig. Literaturhinweis: Riedl (1986).
Mit dem Aufbau eines Radarverbundnetzes von insgesamt 16 Radaranlagen in Deutschland ist der Deutsche Wetterdienst (DWD) in der Lage, eine umfassende Überwachung des aktuellen Niederschlagsgeschehens und eine flächendeckende Erfassung des Niederschlags zu gewährleisten. Das seit 2005 operationell verfügbare RADOLAN-Verfahren (Radar-Online-Aneichung) kombiniert die Messungen von Wetterstationen an einem bestimmten Ort mit den flächendeckenden Niederschlagsbeobachtungen des Wetterradars.
Radarbilder werden inzwischen auch von privaten Wetterdiensten angeboten. Bei Radar-Info sind Beispielbilder, ein kleines ABC der Radar-Meteorologie und technische Hintergrundinfos über Niederschlagsradar zu finden.
Weitere Verfahren zur Bestimmung des Gebietsniederschlages sind Arithmetische Mittelung, Dreieck-Methode, Rasterpunkt-Methode, Zwei-Achsen-Methode und mathematische Verfahren (z.B. multiple Regression).(Giesecke et al. 1983, Maniak 1997).
