Rijnlandse neerslagcorrectie op radarbeelden
- Opdrachtgever
- Hoogheemraadschap van Rijnland
- Jaar
- 2022
- Locatie
- Leiden
Operationeel waterbeheer staat of valt met goed inzicht van de gevallen hoeveelheid neerslag en een realistische verwachting van hoeveel neerslag er nog gaat vallen. Helaas is de ervaring dat ongecorrigeerde radarbeelden weinig nauwkeurigheid bieden. Een radarbeeld kan redelijk precies zeggen waar het regent, maar heeft veel meer moeite met het bepalen van de neerslagintensiteit. Pas nadat radarbeelden gecorrigeerd zijn met neerslagmetingen van grondstations kan ook een nauwkeurig beeld van de neerslagintensiteit gegeven worden. De gecorrigeerde radarbeelden zijn echter pas na een paar dagen beschikbaar, wanneer de bui allang voorbij is.
Ook het Hoogheemraadschap van Rijnland ervaart dat de real-time radarbeelden de totale hoeveelheid neerslag vaak onderschatten. Een vergelijking tussen de radargrids en hun eigen neerslagmeters liet zien dat neerslagmeters tot wel vier keer meer neerslag rapporteerden dan de radar op dezelfde locatie. Aangezien deze radarbeelden ook weer de bron vormen voor een nowcasting-model met de neerslagverwachting voor de komende twee uur, werden zowel de gevallen als de op korte termijn verwachte neerslag onderschat.
De uitdaging
De uitdaging is om de radarbeelden te corrigeren voordat deze het nowcasting-model ingaan. Voor dit model is het noodzakelijk dat 10 minuten nadat de neerslag is gevallen een gecorrigeerd radarbeeld beschikbaar is. Op dat moment is de data van de Rijnlandse neerslagmeters vaak nog niet beschikbaar dus kunnen we die niet corrigeren op basis van actuele metingen. Daar komt bij dat de neerslagonderschatting sterk varieert in zowel de ruimte als de tijd. In de zomer is de onderschatting van de radarbeelden over het algemeen groter. De radar presteert slechter bij de zomerse piekbuien die je juist goed wil kunnen volgen. Daarnaast gebruikt Rijnland radarneerslag met een 5-minuten tijdstap op een grid met cellen van 1×1 km. De correctie mag niet te veel tijd in beslag nemen om tijdig gecorrigeerde beelden te hebben voor het nowcasting-model. De oplossing moet dus veel data bewerken maar niet teveel rekenkracht vragen.
Onze oplossing
We vergeleken voor elke neerslagmeter de gemeten neerslag met de radarneerslag op dezelfde locatie, met tijdstappen van 5 minuten. Hiervoor gebruikten we enkel regenmeters waar meer dan 5 jaar aan historische data voor beschikbaar was. Voor deze neerslagmeters selecteerden we de momenten dat zowel de radar als de meter aangaf dat het regende en berekenden we de verschilfactor tussen radar en meting. Vervolgens aggregeerden we dit naar een verschilfactor per seizoen.
De verschilfactor interpoleerden we naar hetzelfde grid waarop de neerslag ligt. Zo hebben we voor elke pixel van het neerslaggrid een correctiefactor per seizoen. Het verschil tussen de seizoenen komt hier duidelijk in terug. In de winter ligt de correctiefactor rond de 1.5 terwijl deze in de zomer op sommige plekken richting de 4 loopt. Ook de ruimtelijke verschillen worden duidelijk, in het noorden van het beheergebied van Rijnland wordt de neerslag over het algemeen meer onderschat door de radarbeelden. De oorzaak kan mogelijk ontstaan door de reflectie van de vliegtuigen rond Schiphol, maar dit is niet met zekerheid te zeggen.
Het resultaat
Doordat de grids met correctiefactoren van tevoren berekend zijn kan de correctie snel genoeg plaats vinden om de gecorrigeerde beelden te gebruiken voor het nowcasting-model. Hierdoor heeft de correctie zowel invloed op het inzicht in de hoeveelheid neerslag dat is gevallen en de hoeveelheid die nog na verwachting gaat vallen in de komende twee uur. Dit geeft de hydrologen en peilbeheerders van Rijnland een extra handvat voor het maken van betere afwegingen in het waterbeheer. In de toekomst willen we de correctiefactoren opnieuw afleiden met meer regenmeters van Rijnland zelf en van omliggende waterschappen om zo (vermoedelijk) een nauwkeuriger beeld te krijgen van lokale neerslaghoeveelheden.
Alle cases