Dsd characterization and computations of expected reflectivity using data from a two-dimensional video disdrometer deployed in puerto rico

Abstract

Accurate estimation of drop size distribution (DSD) for all rain rates is necessary to develop and validate rainfall retrieval algorithms. The Two-Dimensional Video Disdrometer (2DVD) presented in this research offers a new approach to measuring DSDs. A 2DVD was deployed in Puerto Rico. An initial DSD characterization was performed to compare with previous studies. The event considered was Tropical Storm Jeanne that passed on September 15th and 16th, 2004. Preliminary results confirmed that DSDs are highly variable between coastal and mountainous regions, as suggested by Ulbrich (1999), even in a small island like this. In addition, this work intends to improve the reliability of rain algorithms used in tropical regions, expecting to enhance rainfall rates (R) estimation. The expected radar reflectivity Z is calculated from 2DVD-measured DSDs and compared with measured Z from the National Weather Service WSR-88D radar. Different Z-R relationships for both days are obtained from these calculations.

El estimado certero de la distribución de los tamaños para las gotas de lluvia, conocido en inglés como “drop size distribution” o DSD, para todas las tasas de lluvia – intensidades de precipitación (R) – es necesario para desarrollar y validar los algoritmos utilizados en los cómputos de la cantidad de precipitación. El Disdrómetro de Video de Dos Dimensiones (2DVD, por sus siglas en inglés) presentado en esta investigación ofrece un acercamiento nuevo para la medida de las distribuciones de los tamaños. Un 2DVD fue instalado en Puerto Rico. Se realizó una caracterización inicial de las distribuciones para compararla con estudios previos. El evento considerado fue la Tormenta Tropical Jeanne que pasó por Puerto Rico el 15 y 16 de septiembre de 2004. Los resultados preliminares confirmaron que las distribuciones de los tamaños de las gotas son altamente variables entre las regiones costeras y las montañosas, como lo sugirió Ulbrich (1999), aun en una pequeña isla como ésta. Adicionalmente, este trabajo intenta aumentar la confiabilidad de los algoritmos de precipitación usados para las regiones tropicales, esperando mejorar el cómputo de las intensidades de lluvia. El cálculo de la reflectividad Z que mediría un radar es obtenido de las distribuciones de tamaños medidas por el 2DVD y comparadas con la Z medida por el radar WSR-88D del Servicio Nacional de Meteorología local. Diferentes relaciones Z-R fueron obtenidas de estos cómputos para cada día de la tormenta.