05-02-2013 Een nieuwe methode om regen te meten

Regenkaarten van 15-minuutsommen gebaseerd op data van radiostraalverbindingen (links) en op met regenmeterdata gecorrigeerde radardata (rechts) voor 6 september 2011 (Bron: KNMI)

Onderzoekers van KNMI en Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR, hebben in een gezamenlijk project voor twaalf regenachtige dagen betrouwbare regenkaarten voor het hele land kunnen samenstellen op basis van data van T-Mobile. In grote delen van de wereld kan de nieuwe techniek regengegevens opleveren die onmisbaar zijn voor goed waterbeheer, weersverwachtingen, landbouw en klimaatmodellen.
 
Wereldwijd neemt het aantal regenmeters sterk af, vooral vanwege de kosten voor de inrichting en exploitatie. In Azië is het aantal dagrapportages voor regen tussen 2000 en 2007 met 50% gedaald en tussen 1989 en 2006 zijn er in Europa, Zuid-Amerika en Afrika de helft minder regenmetingen verricht; in Afrika is het netwerk sowieso beperkt. Hierdoor is er behoefte aan nieuwe typen regenmetingen. De nieuwe techniek om regen te meten met gsm-masten biedt landen met weinig conventionele regenmeters in potentie de mogelijkheid om nauwkeurige regenmetingen te verrichten. Het onderzoeksteam dat de studie met financiële steun van de Technologiestichting STW uitvoerde, publiceert zijn bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS van deze week.

Compensatie
De afname in regenmetingen kan in potentie worden gecompenseerd door met mobiele telefonienetwerken regen te meten. In deze netwerken worden radiostraalverbindingen gebruikt om gegevens van de ene naar de andere gsm-mast te verzenden. Commerciële aanbieders van mobiele telefonie monitoren de sterkte van het signaal. Als het regent tussen de gsm-masten zwakt het signaal af. De regendruppels absorberen en verstrooien de radiosignalen tussen de zendende en ontvangende antenne. Uit de daling van het ontvangen vermogen kunnen de onderzoekers berekenen hoe hard het regent tussen de gsm-masten.

Regenkaarten
Op basis van data van 2400 radiostraalverbindingen van T-Mobile NL gemaakt met tussenpozen van 15 minuten, stelden de onderzoekers voor twaalf dagen in 2011 regenkaarten samen voor heel Nederland, een oppervlak van ruim 35 duizend vierkante kilometer. Deze blijken goed overeen te komen met de beste data die voor handen zijn: radarbeelden die zijn gecorrigeerd met regenmeterdata, terwijl het mobiele telefonienetwerk niet ontworpen is om regen te meten. Dit biedt perspectieven voor het meten van regen in landen waar weinig regenmetingen beschikbaar zijn, zoals het Midden-Oosten en de Sahel-zone.

Regen verzwakt elektromagnetische signalen verzonden van de cirkelvormige antenne van de ene gsm-mast naar de andere. Uit de verzwakking kan de gemiddelde regenintensiteit tussen de gsm-masten worden berekend (Bron: KNMI)

De regenmetingen via een mobiel telefonienetwerk kunnen een belangrijke aanvulling vormen op bestaande regenmetingen doordat veel en redelijk nauwkeurige metingen aan de grond kunnen worden verkregen. Zo geven de automatische regenmeters van het KNMI op verschillende meetstations in het land wel nauwkeurige data voor een bepaalde plaats, maar op de schaalgrootte van Nederland zijn er slechts 32 regenmeters beschikbaar. Regenmetingen via satellietwaarnemingen bestrijken wel een groot gebied maar de nauwkeurigheid is beperkt.

Bij regenradars wordt ook over heel Nederland gemeten (elke vierkante kilometer), maar om een nauwkeurig beeld te krijgen van de hoeveelheid die in een bepaalde periode van bijvoorbeeld een dag is gevallen, moet de registratie van de radar doorgaans worden gecorrigeerd met meetgegevens uit regenmeters. Regenhoeveelheden zijn moeilijk te meten, maar wel van groot belang voor het waterbeheer, de landbouw en voor klimaatonderzoek of om satellietwaarnemingen te controleren. Daarbij bieden regenmetingen met mobiele telefonienetwerken mogelijkheden tot het corrigeren van beelden van de regenradar, zodat ook de kwaliteit van regenmetingen in landen met weerradars zoals Nederland, kan toenemen.
Overigens gaat het momenteel nog niet om een real-time toepassing (zoals Buienradar). Die mogelijkheid kan over enige jaren zijn gerealiseerd.