Actueel en verleden weer - hoofdstuk 14
 
Benaming van de grootheden
Algemene benamingen: Actueel Weer en Verleden Weer
Internationale aanduiding conform WMO: Present Weather en Past Weather
 
Definities, omschrijving van de begrippen
 
De term ‘weer’ zoals die wordt gehanteerd bij waarnemingen heeft betrekking op die waarnemingen van de toestand van de atmosfeer en weersverschijnselen, die niet als kwantitatieve grootheden kunnen worden gemeten. Deze waarnemingen betreffen dus kwalitatieve
beschrijvingen van verschijnselen, die in de atmosfeer zijn waargenomen of op het aardoppervlak. Neerslagsoort, bijzondere optische of
elektrische verschijnselen zijn hiervan de bekendste voorbeelden. De voornaamste weerparameters in dit verband worden hieronder beschreven.
Neerslag (precipitation):
Vloeibare en/ of vaste waterdeeltjes (hydro-meteoren) die door de atmosfeer vallen en afkomstig zijn uit wolken of door de wind opgeblazen
zijn vanaf het aardoppervlak of afkomstig zijn van voorwerpen op de grond of in de vrije lucht. Genoemd kunnen worden: regen, motregen,
hagel, sneeuw, ijsregen, motsneeuw, e.a. De neerslag kan zich op 2 manieren manifesteren: neerslag van tijd tot tijd (regenbuien, sneeuwbuien, hagel) en continue neerslag. Binnen deze 2 uitingen zijn weer allerlei gradaties mogelijk: zwaar, matig, licht. Uiteindelijk hebben al deze
onderverdelingen hun weerslag gevonden in de codenummering.
Mist of nevel:
idem, doch het betreft waterdeeltjes (hydrometeoren) die dichtbij het aardoppervlak in de atmosfeer blijven hangen. Mist kan zich manifesteren
als een verschijnsel dat een groot oppervlak bedekt of als mistbanken, dat wil zeggen losse plukken in het landschap.
Luchtverontreiniging of heiigheid (rook):
Vloeibare en/ of vaste deeltjes (niet water: lithometeoren), bijvoorbeeld roetdeeltjes, die dichtbij het aardoppervlak in de atmosfeer blijven
hangen en door de wind zijn opgeblazen vanaf het aardoppervlak of afkomstig zijn van voorwerpen op de grond of in de vrije lucht.
Optische verschijnselen (lithometeoren):
Lichteffecten, die ontstaan door reflectie (spiegeling), refractie (breking), diffractie (verstrooiing) of interferentie van licht of straling dat
afkomstig is van de zon of de maan.
Elektrische ontladingen (elektrometeoren):
Ùitingen van de atmosferische elektriciteit, zoals onweer en bliksem.
Behalve locale optische en zeer bijzondere verschijnselen worden alle boven genoemde weerparameters geregistreerd en verwerkt in het automatische meetnet van het KNMI. In bovengenoemde WMO-Guide worden ook de waarneemmethodiek met betrekking tot de toestand
van de grond beschreven, zoals sneeuwdek. De parameter sneeuwdek wordt niet op de geautomatiseerde meteorologische waarneemstations gemeten, maar wel door de meer dan 300 vrijwillige waarnemers, die de dagelijkse neerslaghoeveelheid registreren. De met de hand gemeten
dikte van het sneeuwdek en de mate van bedekking worden dagelijks tussen 8 en 10 UTC elektronisch aan het KNMI doorgegeven, waarna deze informatie onmiddellijk beschikbaar is. Deze waarnemers geven ook door of sprake was van hagel, hetgeen een goede aanvulling geeft op de automatische waarnemingen omdat hagel meestal een zeer lokaal verschijnsel is dat alleen met een netwerk met een zeer hoge dichtheid naar
behoren kan worden geregistreerd.In de meteorologische waarnemingen wordt het weer gerapporteerd in 2 vormen:
 
1. Actueel Weer (Present weather):
Dit betreft een beschrijving van de weersverschijnselen, gedurende de tijd van waarneming (10 minuten periode)
2. Verleden Weer (Past weather):
 dit betreft een beschrijving van de significante weersverschijnselen gedurende het afgelopen uur c.q. de afgelopen uren, doch niet ten tijde van
de waarneming
 
Eenheden
Omdat sprake is van een kwalitatieve waarneming en dus niet van het meten van enige fysische grootheid is het gebruik van eenheden in feite
niet aan de orde. Echter voor de bepaling van de weercode, die geldt voor de diverse soorten weer en welke thans volledig geautomatiseerd
worden evenwel meetinstrumenten gebruikt, die wel fysische grootheden meten, elk met hun eigen eenheid. In de navolgende tabel worden
deze parameters vermeld met bijbehorende eenheid, welke conform het internationale stelsel van eenheden (SI).
 
Tabel: Input gegevens voor de weercode (gebaseerd op een tijdvak van 10 minuten
 
Parameter Eenheid Parameter Eenheid
  Luchttemperatuur  °C   Neerslagintensiteit neerslagmeter   mm/h
  Natte bol temperatuur  °C   Neerslagintensiteit PV meter   mm/h
  Meteorologisch zicht, MOR   m   Windsnelheid bij squall   m/s
  Relatieve vochtigheid   %   Bliksem ontlading 0 - 15 km   aantal
  Toetale bedekkingsgraad wolken   %   Bliksem ontlading 15 - 20 km   aantal
  Neerslagsoort   code    
 
De waarnemingen met betrekking tot present weather en past weather worden als kwalitatief gegeven gerapporteerd uitgedrukt in een
nummercode in het huidige alfanumerieke formaat. Deze code is tweecijferig, dat wil zeggen er is ruimte voor 2 cijfers. Dit houdt in dat
maximaal 100 (0 t.m. 99) kwalificaties voor present weather beschikbaar zijn.
 
Ook de waarnemingen met betrekking tot past weather worden als kwalitatief gegeven gerapporteerd. Ook voor deze waarden wordt een vaste nummercode gehanteerd, doch deze is slechts ééncijferig, dat wil zeggen er is ruimte voor slechts 1 cijfer. Maximaal 10 (0 t.m. 9) kwalificaties
zijn dus voor past weather beschikbaar.
 
In het bericht met betrekking tot weer in het afgelopen uur is wel ruimte voor 2 past weather gebeurtenissen, dus 2 cijfers voor successievelijke significante weerverschijnselen in het afgelopen uur c.q. de afgelopen uren.
 
Binnen enkele jaren zal de alfanumerieke geheel code worden vervangen door een binaire code (BUFR). Deze code biedt veel meer mogelijkheden voor het rapporteren van weersverschijnselen, maar het is niet de bedoeling dat deze code waarneeminformatie bevat, die uitsluitend is afgeleid
uit (kwantitatieve) meetwaarden. Dit herleiden zal aan gebruikerszijde moeten plaatsvinden op basis van deze kwantitatieve gegevens.
 
Element codes (zie handboek H14)
 
Operationele eisen
 
Bereik
Omdat actueel weer een kwalitatieve beschrijving van het weer is, kan niet van een bereik worden gesproken. De criteria met betrekking tot
bereik zijn uit sluitend gerelateerd aan de criteria, die betrekking hebben op voor de onder liggende kwantitatieve parameters (temperatuur,
relatieve vochtigheid, wind, neerslag, zicht, wolken, bliksem), waarop de weercode (mede) is gebaseerd. Deze zijn beschreven in de
desbetreffende hoofdstukken in het handboek.
 
Waarneemresolutie in verband met berichtgeving
De criteria mbt waarneemresolutie zijn mede gerelateerd aan de criteria voor de onderliggende parameters (temperatuur, relatieve vochtigheid,
wind, neerslag, zicht, wolken, bliksem), waarop de weercode (mede) is gebaseerd. Deze zijn beschreven in de desbetreffende hoofdstukken
in het handboek
 
Vereiste meetonzekerheid
De criteria met betrekking tot meetonzekerheid zijn gerelateerd aan de criteria voor de onderliggende parameters (temperatuur, relatieve vochtigheid, wind, neerslag, zicht, wolken, bliksem), waarop de weercode (mede) is gebaseerd. Deze zijn beschreven in de desbetreffende hoofdstukken in het handboek. Met betrekking tot criteria inzake de weercode waarbij neerslagsoort rond het vriespunt een rol speelt,
wordt een validatiesysteem ontwikkeld.
 
Vereiste waarneemfrequentie
Van het huidige weertype PW (Present Weather), aangegeven met tweecijferige code volgens WMO-tabel, worden per 12 seconde de volgende
gecodeerde waarden gerapporteerd:
 
SAMPLE: 12” - registratie van de laatste in het betreffende tijdvak van 12 seconden vastgestelde gecodeerde PW-waarde.
MINUUT: de hoogste vastgestelde gecodeerde PW-waarde van de afgelopen minuut
MAX: de hoogste vastgestelde gecodeerde PW-waarde van de afgelopen 10 minuten
MIN: de laagste vastgestelde gecodeerde PW-waarde van de afgelopen 10 minuten
 
Instrumenten en techniek
 
Techniek en specificaties
De gecodeerde kwalificatie met betrekking tot actueel weer en verleden weer wordt bepaald op basis van real time meetwaarden afkomstig van afzonderlijke, onafhanke lijke instrumenten:
 
a) Present Weater-sensor (PWS), tevens zichtmeter
b) FLITS -systeem ten behoeve van bliksemdetectie
c) temperatuurmeter
d) vochtigheidsmeter
e) neerslagmeter
f) wolkenhoogtemeter
g) windsnelheidsmeter, in verband met squall.
 
In dit hoofdstuk wordt alleen het zogenaamde PW-deel van de de PW-sensor beschreven. Het bliksemdetectie-systeem wordt beschreven in hoofdstuk 20 van dit Handboek. De metingen van temperatuur, vochtigheid, wind, neerslag en wolken zijn afkomstig van de instrumenten die geplaatst zijn op het meetterrein alwaar ook de PWS is geplaatst. Deze instrumenten zijn beschreven in de respectievelijke hoofdstukken
2, 4, 5, 6 en 15 van dit Handboek. De beschrijving van de metingen van het zicht door de PWS staat in hoofdstuk 9. In paragraaf 5 van
dit hoofdstuk is beschreven hoe de waarden van de verschillende sensoren via de weercode generator worden verwerkt.
 
Present weather sensor
Het PW deel van een PWS richt zich op de detectie en discriminatie van neerslagsoort. De techniek, die daarbij gebruikt kan worden is gebaseerd
op lichtverstrooiing. Dit is mogelijk omdat (mot)regen, sneeuw en hagel het licht op een dermate verschillende manier verstooien dat discriminatie van neerslagsoort mogelijk is uit analyse van het tijdsafhankelijke ontvangen signaal van het verstrooide licht. Kenmerkend daarbij is dat sneeuw
veel meer licht verstrooid dan regen, terwijl de mate van verstrooiing ook afhankelijk is van de deeltjes groottes. Ook vallen regendruppels veel sneller dan sneeuwvlokken zodat de gemeten valsnelheid mede gebruikt kan worden voor deze discriminatie methode. Omdat de optische
opstelling, die hiervoor nodig is dezelfde kan zijn om ook extinctie, c.q. zicht (MOR) te meten kan gebruik worden gemaakt van een gemeenschappelijke opstelling voor het bepalen van zicht en actueel weer.
 
De door het KNMI operationeel gebruikte PW-sensor is de FD12P, die ter bepaling van de neerslagsoort de door neerslag verstrooid licht meet.
Er is dus sprake van een zgn. scatterometer- opstelling. Door dit apparaat worden de volgende parameters gemeten:
 
- Zicht , d.w.z. meteorologisch optisch zichtbereik MOR (m)
- Neerslagsoort PW (code)
- Neerslagintensiteit NI (mm/h) [ongekalibreerd]
- Crossarm temperatuur TS (°C)
- Achtergrondhelderheid AH (Cd/ m2) {t.b.v. RVR}
- Backscatter van ontvanger [RBS] {t.b.v. correctie MOR i.v.m. vervuiling optica}
- Backscatter van zender [TBS] {t.b.v. correctie MOR i.v.m. vervuiling optica}
- Signaal van neerslagdetector DRD (interne eenheid), type DRD12
- Status informatie
 
De scatterometeropstelling bestaat uit een mast van ca. 2 meter hoogte, waarop onder meer gemonteerd zijn
 
- een lichtbron (transmitter) die lichtpulsen uitzendt met een golfl engte van 550 nm
- een ontvanger (receiver) die het verstrooide licht afkomstig van de door de transmitter uitgezonden lichtpulsen meet.
 
Figuur 1. Opstelling Present Weather sensor FD-12P 
 
Figuur 2. Opstelling Present Weather sensor FD-12P 
 
De sensorbuis van de receiver maakt een hoek van ca. 33 graden met de as van de lichtbundel (zie fig. 2). Door deze ontvanger wordt het intensiteitsverloop van het verstrooide licht gemeten, dat zich kenmerkt door een continue sig naal aangevuld met pulsen, afkomstig van de neerslagdeeltjes. Het verstrooi ingvolume (in het Engels ook wel “sample volume”) is ca. 0,1 dm3 groot. 
 
De grootte van deze intensiteit in relatie tot de intensiteit van het uitgezonden licht is afhankelijk van de deeltjesgrootte (mot- en regendruppels, sneeuwvlok ken, hagelkorrels). Indien er zich geen deeltjes van voldoende grote omvang in het sample volume bevinden, zal geen verstrooiing door deeltjes worden registreert en
resteert uitsluitend het continue signaal (dus “geen neerslag”). 
Dit continue signaal is afkomstig van lichtverstrooiing door aerosolen,
die een orde van grootte kleiner zijn dan neerslagdeeltjes en bepalend zijn voor het zicht.
 
Uit dit continue signaal wordt de extinctiecoëfficiënt σ bepaald en daaruit MOR (zie hoofdstuk 9, Zicht). De pulsen in het optische signaal zijn afkomstig van de vallende deeltjes, waarbij de pulsduur gerelateerd is aan de valsnelheid, terwijl de hoogte van de puls evenredig is aan de deeltjesgrootte. Om te voorkomen dat in het (enigszins ruisende)
signaal ontrecht deeltjes worden gedetecteerd is een drempelwaarde voor pulsen ingevoerd (zie fi g. 3). 
 
Schematische weergave bovenaanzicht Present Weather Sensor.
Het licht, dat in het sample volume wordt verstrooid door aerosolen
en neerslagdeeltjes, wordt door de ontvanger gedetecteerd en gemeten
 
     
Fig.3 De gedetecteerde pulsen van het door de neerslagdeeltjes verstrooide licht. Deeltjesgrootte en valsnelheid bepalen de hoeveelheid
van het verstrooide licht per puls(deeltje)
 
Uit de pulsgrootte en pulsbreedte (een maat voor de valsnelheid) kan
in feite direct de neerslagsoort worden herleid. Het aantal pulsen per tijdseenheid is een maat voor de neerslagintensiteit. Het blijkt echter noodzakelijk om apart de neerslagintensiteit te bepalen ten einde met
voldoende zekerheid de neerslagsoort te kunnen vaststellen.

Hiertoe wordt een analoge verwarmde neerslagdetector gebruikt
(zie fig.4), die weliswaar vrij grof, de regenintensiteit bepaald,
maar ook (na smelten) het water equivalent van de sneeuwval.
Hierbij wordt ook de gemeten luchttemperatuur gebruikt, waarbij
onder aanname dat er geen sneeuw valt bij een temperatuur boven
+8°C, uitsluitend regen of hagel zal worden gerapporteerd. 
 
Fig. 4 De (verwarmde) neerslagdetectorDRD-12, die zich bovenop
de PWS bevindt wordt gebruikt voor regenintensiteitsmetingen ten behoeve van de bepaling van de neerslagsoort. (linksbovenop de opstelling bevindt zich een achtergrondhelderheidsmeter, nodig voor bepaling van RVR - zie hoofdstuk 9, Zicht)
 
 
Onderhoud- en calibratieprocedures
Er bestaat echter nog geen kalibratiemethodiek ter vaststelling van de neerslagsoort. De ijking van de andere betrokken instrumenten is conform
de procedure behorende bij de desbetreffende instrumenten (zie beschrijving in de corresponderende hoofdstukken in dit handboek).
 
Procedures
 
Procedures bij uitval automatische waarnemingen
De operationele berichtgeving van SYNOP en METAR met betrekking tot het weer vereist in principe een 100% beschikbaarheid van data.
Deze principe voorwaarde impliceert voor ieder betrokken operationeel meteorologisch waar neemstation een permanent betrouwbaar
functioneren van sensoren, inclusief PWS-en datatransport.
 
Validatieprocedures weercodes
 In het Klimatologische Informatiesysteem waarden op dagbasis ingelezen en gearchiveerd. De daglijsten met de alle waarden van alle stations in Nederland worden op de eerstvolgende werkdag uitgeprint. In deze lijsten zijn met behulp van bovenstaande controleprocedures gegenereerde verdachte c.q. ontbrekende waarden voorzien van een sterretje(*). Ontbrekende waarden worden zo mogelijk aangevuld, terwijl verdachte
waarden inge val van overduidelijke fouten worden handmatig vervangen. De alternatieve waarde wordt onder meer gebaseerd op:
 
- aangrenzende (correcte) 10-minuten waarden in de tijdreeks
- vergelijking met waarden van verwante parameters zoals relatieve vochtigheid, straling, weercode e.d.
- waarden van 2 of meer nabije stations
- satellietfoto’s
- beelden neerslagradar
- bliksemdetectiesysteem
Validities procedures weercode AUTO-KLIM (zie handboek H14)
procedures voor inspectie
Ieder PWS met een operationele functie in het KNMI-meetnet wordt 2 maal per jaar geïnspecteerd door een stationsinspecteur. Op de
militaire vliegbases vindt deze inspectie uit logistieke overwegingen 1 maal per jaar plaats, al controleert de staf aldaar ook tussentijds de
meetomstandigheden. De PWS-en op Schiphol, worden eveneens uit logistieke overwegingen slechts 1 maal per jaar geïnspecteerd door
een stationsinspecteur.
De inspectie omvat de volgende controles:
Een visuele beoordeling of de meetomstandigheden en de omgeving aan de gestelde condities voldoen. Indien dit niet het geval is, kwalificeert de inspecteur de betreffende locatie voor wat betreft de operationele metingen van de PWS met onmiddellijke ingang als onvoldoende. Afhankelijk
van de situatie beoordeelt de stationsinspecteur welke correctieve acties ondernomen dienen te worden om een en ander te herstellen conform
de operationele eisen. De acties kunnen variëren van een opdracht c.q. verzoek aan de beheerder van het betreffende waarneemterrein tot aanpassing van de terreinsituatie tot de start van een procedure om een nieuwe locatie te zoeken. Bij defecten aan de meetopstelling wordt een opdracht voor herstel aan de afdeling meet systeem beheer gestuurd. Ook vindt controle plaats of de ijktermijn van het meetinstrument
nog niet is verlopen. Is dit wel het geval dan wordt de afdeling afdeling meet systeem beheer hierover geïnformeerd, opdat uitwisseling zal plaatsvinden. Ook kan een extra tussentijdse inspectie plaatsvinden, indien twijfels bestaan over de kwaliteit en validiteit van de data
 
Opstellingseisen en omgevingscondities
 
Opstellingseisen en -voorzieningen
De Present Weather sensor dient zich op 2 m hoogte boven het maaiveld te bevinden. De PW-sensor is geplaatst op een terrein met kort
gemaaid gras, welke een minimale afmeting van 15 bij 20 meter heeft (conform voorschriften waarneemterrein). Voorkomen moet worden dat
het systeem nadelig wordt beïnvloed door voorbijvliegende insecten, pollen of andere objecten, die niets met neerslag te maken hebben, maar die wel aanleiding geven tot foutieve registratie daarvan.
 
Condities m.b.t. omgeving en meetlocatie, c.q. representativiteit waarnemingen
In de directe omgeving rondom de PWS-sensor mogen zich geen objecten bevinden die de metingen kunnen beïnvloeden vanwege de hoogte
of even tuele uitstraling. Een en nader ter beoordeling van de inspecteur. In principe worden voor de obstakelhoogte dezelfde condities toegepast
als gelden voor de operationele wind- en neerslagmetingen. Dat wil zeggen dat de obstakelaf stand bij voorkeur minimaal 10 × de
obstakelhoogte is.
 
In het geval de metingen dienen voor de METAR-berichtgeving aan de lucht vaart, dient de verkregen data representatief te zijn voor een gebied
van ca. 8 km rondom het vliegveld . In het geval de metingen functioneren ten behoeve van de lokale berichtgeving op het vliegveld, dient de verkregen data toepas baar te zijn voor de landings-/startbaan, alsmede voor de aanvliegroute nabij touch down, c.q. voor de uitvliegroute
nabij take off.


      Bronnen: KNMI handboek waarnemen hoofstuk-14 - Versie 2005  
      Categorieën: Handboek waarnemen  I  Meteorologische instrumenten  I  Weer A tot Z  
 
Web Design