motivation

Seminarvortrag der Diplomarbeit
Sind
Wetterradar- und
Blitzbeobachtungen
verknüpfbar?
Fanny DORAU
Betreuer: Ass.Prof.Mag.Dr. Manfred DORNINGER
THEMEN
•
•
•
•
Motivation & Ziele
Theoretische Grundlagen
Fallbeispiel
Ausblick
MOTIVATION
2002 wurde von IATA (International Air Transport
Association) nach einem Zwischenfall bei dem ein
Flughafen-Mitarbeiter durch Blitzschlag getötet
wurde eine Empfehlung an alle Flughäfen erteilt:
ALERT PHASE bei Blitzgefahr im Umkreis von 5
km um Flughafen: Vorwarnstufe
SHUTDOWN PHASE bei Blitzgefahr im Umkreis
von 3 km um Flughafen:
gesamter Betrieb am Flughafen wird eingestellt!
LOWI
Die IATA-Empfehlung ist nicht verbindlich,
Österreich hat sich allerdings entschlossen, die
Empfehlung auf allen Flughäfen anzuwenden.
Flughafen Innsbruck
Dies hat besonders für die Fluggesellschaften weitreichende
wirtschaftliche Konsequenzen. Die Shutdown-Phase führt zu
Verspätungen, Umbuchungen und evt. Flugausfällen,
verbunden mit großem finanziellen Aufwand.
LaudaAir in LOWI
Der Flugmeteorologe steht nun vor der Herausforderung, die
Shutdown-Phase so kurz wie möglich, jedoch so lange wie
notwendig aufrecht zu erhalten.
ZIEL
Ziel meiner Diplomarbeit ist nun, den
Zusammenhang zwischen Blitzdaten
und Wetterradardaten zu untersuchen,
um für den Flugmeteorologen ein
mögliches Hilfsmittel zu schaffen. Es
soll untersucht werden, ob durch
Beobachtung der Gewitterentwicklung
am Wetterradar Rückschlüsse auf die
Blitzaktivität getroffen werden können.
Blitzschlag B747
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
LADUNGSVERTEILUNG IM CB
ein idealisierter Tripol
Foto Mexiko
Ladungsträger in einem CB sind primär
Hydrometeore
(Wolkenpartikel & Niederschlag)
... wodurch entstehen die
Hauptladungsregionen?
DER GRAUPEL-EIS MECHANISMUS...
DER GRAUPEL-EIS MECHANISMUS
supercooled
TR ... reversal temperature
Bei der Kollision von
Graupel und
Eiskristallen wird
Ladung ausgetauscht
(dieser Prozeß wird
heute allgemein als ein
Hauptmechanismus
der Ladungstrennung
akzeptiert)
Untersuchungen im Labor
von Jayaratne (1983)
-20
Ladungsmenge, die Graupel bei einer Kollision
mit einem Eiskristall aufnimmt
Unter der Annahme, daß der Graupel-Eis Mechanismus ein
Hauptmechanismus der Ladungstrennung ist,
kann man vereinfacht sagen:
Einerseits: Je mehr Graupel in einem CB vorhanden ist, desto
größer ist die Ladungstrennung, desto größer ist auch die
Blitzaktivität.
Andererseits: Je mehr Graupel in einem CB vorhanden ist, desto
größer ist auch die Radarreflektivität.
Es sollte also ein Zusammenhang bestehen
zwischen Blitzaktivität und Radarreflektivität!
Dieser Zusammenhang wird bestätigt durch
Untersuchungen von Krehbiel:
Quellregion der neg. Ladung
Krehbiel (1986)
Krehbiel hat festgestellt, daß sich die Quellregionen der Ladung von negativen Erdblitzen
zwar, je nach Gewittertyp, in jeweils anderen Höhenschichten befinden, aber immer im
selben Temperaturbereich, nämlich in einer Schicht von –5°C bis –25°C.
Krehbiel hat außerdem gefunden, daß diese Quellregionen der negativen Ladung nahe des
Radar-Reflektivitätskerns und über der Zone mit max. Reflektivität lagen.
In meinen Untersuchungen betrachte ich genau diesen
relevanten Höhenbereich (-5°C bis –25°C)...
.... ein Fallbeispiel
WXR
Zeitl. Auflösung des
österr. Wetterradars:
5 Minuten
15 km
wxr
10
-27°C
O°C
-3°C
5
0
1 km
1 km
zur Untersuchung der
Reflektivität werden alle
Pixelwerte im relevanten
Höhenbereich mit
mindestens 34,2 dBZ
herangezogen...
15 km
10
-27°C
O°C
-3°C
5
0
wxr/Blitz
... und dann mit
der Blitzanzahl im
entsprechenden
5-min Zeitraum
verglichen.
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
10000
17:40
17:30
17:20
17:10
17:00
16:50
16:40
Summe dBZ
12000
17:40
17:30
17:20
17:10
17:00
16:50
16:40
Blitze pro 5 min
RADARREFLEKTIVITÄT
Intensität
Dia + Blitze
8000
6000
4000
Summe dBZ über 5min
2000
0
0
1
Anzahl pos Blitze
Anzahl neg Blitze
2
3
4
RADARREFLEKTIVITÄT
Intensität
Dia dBZ alle
12000
Summe dBZ
10000
Summe dBZ über vorangeg.20min
8000
Summe dBZ über vorangeg.15min
6000
Summe dBZ über vorangeg.10min
Summe dBZ über 5min
4000
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
17:10
17:00
16:50
0
16:40
2000
1
Anzahl pos Blitze
Anzahl neg Blitze
2
3
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
17:10
17:00
16:50
4
16:40
Blitze pro 5 min
0
15 km
10
wxr/max
dBZ
5
... außerdem wird
der Maximalwert
des jeweiligen 5-min
Radarbildes
festgestellt...
0
RADARREFLEKTIVITÄT
Intensität & Max, Mittel
Dia max dBZ
12000
60
10000
Summe dBZ über vorangeg.20min
55
50
6000
45
4000
Max dBZ
Mittl.dBZ/km³
Summe dBZ
Summe dBZ über vorangeg.15min
8000
Summe dBZ über vorangeg.10min
Summe dBZ über 5min
Max dBZ
mittl. dBZ / km³
40
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
17:10
17:00
16:50
0
16:40
2000
35
1
Anzahl pos Blitze
Anzahl neg Blitze
2
3
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
17:10
17:00
16:50
4
16:40
Blitze pro 5 min
0
15 km
10
5
0
wxr/Top
... die Radartops
werden bestimmt...
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
8
70
7
60
6
5
50
4
40
3
30
2
20
1
10
0
0
1
2
3
4
Neigung [° vom Zenit]
9
17:10
17:00
16:50
16:40
EchoTop [km]
10
17:10
17:00
16:50
16:40
Blitze pro 5 min
RADARECHOS
Top & Neigung
Dia Top&Neigung
90
80
EchoTop, abs.
EchoTop, über 0°
Neigung
0
Anzahl pos Blitze
Anzahl neg Blitze
Neigung
wxr/Neigung.der.. undZellediewird
festgestellt.
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
18:30
18:20
18:10
18:00
17:50
17:40
17:30
17:20
8
70
7
60
6
5
50
4
40
3
30
2
20
1
10
0
0
1
2
3
4
Neigung [° vom Zenit]
9
17:10
17:00
16:50
16:40
EchoTop [km]
10
17:10
17:00
16:50
16:40
Blitze pro 5 min
RADARECHOS
Top & Neigung
Dia Top&Neigung
90
80
EchoTop, abs.
EchoTop, über 0°
Neigung
0
Anzahl pos Blitze
Anzahl neg Blitze
AUSBLICK
Auswahl geeigneter Fälle
Korrelationen der Parameter
Eignung zur Blitzprognose
... was wär die Fliegerei
ohne Meteorologie!