Niederschlagsintensität, Reflektivität  

Für Meteorologen und Hydrologen ist die Kenntnis der Niederschlagsintensität (oder Regenrate) sehr wichtig. Sie gibt an, wieviel Regenwasser pro Zeit- und Flächeneinheit fällt (also beispielsweise 5 mm/h = 5 Liter Wasser pro Quadratmeter und pro Stunde = ungefähr 1500 Liter pro Sekunde auf jeden Quadratkilometer). Um möglichst genaue Wetter- und Hochwasservorhersagen machen zu können, muß die Niederschlagsintensität räumlich und zeitlich hoch aufgelöst erfaßt werden. Hierzu sind Radargeräte prinzipiell in der Lage. Die Einschränkung kommt daher, daß Radargeräte nicht die Niederschlagsintensität selbst messen können, sondern "nur" die Reflektivität. Aus dieser kann jedoch die Niederschlagsintensität berechnet werden, wenn man gewisse Annahmen über die Tropfengröße trifft. Die Umrechnung erfolgt dann mit einer sogenannten Z-R-Beziehung, wobei Z für Reflektivität und R für Niederschlagsintensität steht.Die Radarstrahlung wird nicht kontinuierlich sondern pulsförmig ausgesendet, wobei ein Puls etwa eine Millionstel Sekunde dauert. Die Zeit, die zwischen zwei Pulsen vergehen soll ist hardwaremässig einstellbar und bestimmt den maximalen Messradius (range). Wenn z.B. die Zeit zwischen zwei Pulsen 800 mal so lang ist wie die Pulsdauer (d.h. 0,0008 s), kann sich in dieser Zeit die Strahlung, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, maximal 120 Kilometer entfernen und nach der Streuung an irgendwelchen Zielobjekten wieder zurückkehren. 120 Kilometer ist in diesem Fall der maximal eindeutig detektierbare Messradius. Die Reflektivität ist ein Maß für den Rückstreuquerschnitt von Zielen, die mit Radar detektiert werden können. Sie ist proportional zur Energie, die von sämtlichen Streuteilchen im Radarsrahl zur Antenne zurückgestreut wird. Da die von der Antenne empfangene Energie aber von vielen Faktoren abhängt - unter anderen von der Entfernung, der Strahlungswellenlänge, der Antennenform und der ausgesendeten Energie - wurde für meteorologische Ziele die Reflektivität speziell definiert. Sie hängt nur noch von den Eigenschaften der Ziele ab. Bei Regen ist sie umso größer, je mehr und je größere Regentropfen in der Luft enthalten sind. Die Reflektivität wird meist in der logarithmischen Einheit dBZ angegeben, wobei dB das übliche Kürzel für Dezibel ist und Z für Reflektivität steht. Eine Erhöhung um 10 dBZ entspricht also eine Verzehnfachung der Reflektivität, eine Erhöhung um 30 dBZ einer Vertausendfachung.