Regenbuien nu nog beter te volgen

Neerslaginformatie essentieel voor waarschuwingen en waterbeheer 

Nauwkeurige, tijdige en gedetailleerde neerslaginformatie is essentieel om te waarschuwen voor gevaarlijk weer en voor het waterbeheer. Daarnaast gebruiken burgers en bedrijven neerslaginformatie voor het plannen van activiteiten. Omdat neerslag vaak sterk varieert in ruimte en tijd, bieden regenmeters vaak onvoldoende dekking. Zo heeft het KNMI ruim 30 automatische regenmeters en zo’n 320 handregenmeters, die bovendien alleen boven land meten. Neerslagradars daarentegen leveren elke 5 minuten neerslaginformatie voor elke vierkante kilometer van Nederland en omgeving. Dit kan niet worden bereikt met satellieten, die bovendien vaak minder nauwkeurig zijn. Wel is het belangrijk de radardata voor problemen te corrigeren (afbeelding 1 en 2) en daarna te combineren met de gegevens van onze regenmeters, om zo goed mogelijke informatie te krijgen over de neerslag die op de grond valt.  

Hoe werkt de neerslagradar? 

Het KNMI heeft twee neerslagradars, in Den Helder en in Herwijnen. Daarnaast gebruikt het KNMI data van drie Belgische en drie Duitse polarimetrische radars (afbeelding 3 en 4). Een radarantenne zendt pulsen uit. Een deel daarvan wordt weer ontvangen door de radar wegens reflectie door bijvoorbeeld regendruppels of sneeuwvlokken. De afstand van neerslag tot de radar wordt berekend door de lichtsnelheid te vermenigvuldigen met het tijdsverschil tussen verzending en ontvangst. De precieze locatie van de neerslag wordt vervolgens bepaald uit deze afstand en de positie van de radarantenne. Het ontvangen vermogen wordt omgerekend naar een zogenaamde reflectiviteitsfactor, waaruit de neerslagsom wordt berekend. 

Nieuwe stappen voor signaalverbetering 

Afbeelding 5 en 6 geven de verwerkingsstappen van het vernieuwde neerslagproduct weer, respectievelijk voor elke radar afzonderlijk en op de gecombineerde data. De meeste stappen in dit schema zijn erop gericht om de mogelijke problemen uit afbeelding 1 zoveel mogelijk teniet te doen. Hieronder worden drie nieuwe stappen uitgelicht. 

Storende echo's op de radar bij droog weer 

Door niet-meteorologische echo’s lijkt bij droog weer toch neerslag te worden getoond op radarbeelden. Deze echo’s worden veroorzaakt door reflectie van obstakels in de buurt van de radar, zoals gebouwen of windturbines, of door interferentie door draadloze netwerken. Daarnaast kunnen de radarsignalen worden afgebogen naar het aardoppervlak door het temperatuur- of vochtprofiel in de atmosfeer. Hierdoor kunnen ook ver van de radar deze echo’s optreden, bijvoorbeeld door reflecties van schepen op de Noordzee. De zogenaamde polarimetrische radars, de meest gebruikte radars in Europa, verzenden niet alleen horizontaal, maar ook verticaal gepolariseerde straling. Vaak verschillen objecten onderling van vorm en oriëntatie, waardoor de interactie met horizontaal en verticaal gepolariseerde straling anders is. Door de ontvangen horizontaal en verticaal gepolariseerde signalen met elkaar te vergelijken, wordt ingeschat of het niet-meteorologische echo’s zijn en worden deze vervolgens verwijderd (stap 1 in afbeelding 5).  

Demping van radarsignalen door regen

Een ander probleem is demping van radarsignalen door regen. Een hevige bui reflecteert en absorbeert veel signaal, waardoor achter de bui veel minder signaal overblijft om te worden gereflecteerd door andere buien. Dit kan leiden tot forse onderschattingen. Met de polarimetrische radars wordt voor deze demping gecorrigeerd (stap 2 in afbeelding 5). 

Correctie voor over de neerslag kijken 

Op grotere afstand van de radars kan neerslag worden onderschat door de grotere hoogte van de radarsignalen ten opzichte van het aardoppervlak. Dit is met name het geval bij neerslag uit lage wolken. Bovendien wordt dan vaak de reflectie door sneeuw gemeten, die lager is dan die van regen bij dezelfde neerslagintensiteit. Daarom is het belangrijk om voor deze verticale variatie in neerslag te corrigeren. Dicht bij een radar wordt op veel verschillende hoogten gemeten en kan het verticale profiel worden geschat. Dit wordt vervolgens op grotere afstand van de radar gebruikt om de neerslag naar de grond te extrapoleren (stap 3 in afbeelding 5). 

Beide radarproducten vergeleken 

Om te toetsen of het vernieuwde neerslagproduct inderdaad beter is dan het oude product vergelijken we beide producten met onafhankelijke regenmetergegevens. De kaart met jaarsommen (afbeelding 7) laat zien dat de meeste niet-meteorologische echo's zijn verdwenen ten opzichte van het oude radarproduct. Het is met name opvallend dat de scheepsroutes en windparken op de Noordzee en het Kanaal niet meer oplichten. Verder is voor het vernieuwde product de onderschatting minder sterk bij vergelijking met regenmeterobservaties.  

Neerslagschattingen duidelijk verbeterd 

Het realtimeradarproduct is sterk verbeterd sinds februari 2023. Het is met een vertraging van slechts twee minuten beschikbaar en wordt getoond op de KNMI-website en in de KNMI-app. Overschattingen door niet-meteorologische echo’s zijn vrijwel helemaal verdwenen en neerslagschattingen zijn duidelijk verbeterd.  

Dit neerslagproduct wordt gebruikt om neerslagverwachtingen voor de komende twee uur te maken. Het wordt ook gebruikt voor een klimatologisch radarneerslagproduct, dat is verrijkt met data van de handregenmeters van het KNMI. Verbeteringen in dit radarproduct leiden daarmee direct tot verbeterde waarschuwingen, verwachtingen en klimatologische data.  

De komende jaren wordt dit product verder ontwikkeld, bijvoorbeeld door het toevoegen van regenmeterdata van buitenlandse meteorologische instituten of burgers. En door een betere vertaalslag van radarsignalen naar regenintensiteiten. 

Nieuwsbericht door het KNMI Radarteam met visualisaties door Frédérik Ruys.