Rainfall estimation at Vaisala Rain Test Field 2

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-12-13
Department
Major/Subject
Engineering Physics
Mcode
SCI3056
Degree programme
Master’s Programme in Engineering Physics
Language
en
Pages
40
Series
Abstract
Precipitation measurement requirements are increasing in the modern world with climate change and rise of IoT accelerating this trend. To meet the need to provide faster and more reliable results the new and future measurement devices have to be tested and calibrated with state of the art references. This thesis firstly describes the test field built at Vaisala premises, secondly explores different methods of calculating a best estimate reference and thirdly explores the concept of assessing rain stability. The devices and ancillary sensors of the test field are presented and the testfield is declared to confirm to the requirements of WMO class 2 rain test field. Three different best estimate algorithms are presented and compared, one of them being copied from WMO rain gauge intercomparison and used as the starting point. Future usage and development suggestions are given for the best estimates. The best performing best estimate reports more rain accumulation than the sensor with highest accumulation from the measurement period. Two methods for assessing the stability of rain found in literature are chosen to be analyzed more in depth with the data from the test field. The rain stability methods are found to measure different aspects of stability and not agreeing well with each other for overall stability estimation. Suggestions for next steps and for developing the precipitation measurements further at the test site are given.

Sateen mittaamisen vaatimukset kasvavat modernissa maailmassa, lisäksi ilmastonmuutos ja IoT:n kasvu kiihdyttävät tätä trendiä. Jotta nykypäivän tarve nopeammille ja tarkemmille tuloksille voidaan saavuttaa, on tulevaisuuden laitteet testattava ja kalibroitava mahdollisimman hyvin. Tässä diplomityössä kuvaillaan testikenttää, joka on rakennettu Vaisalan toimipisteelle ja testikentältä saatuja tuloksia. Lisäksi työssä esitellään ja perustellaan erilaisia metodeja sademäärän parhaan arvion laskemiseksi. Vielä näiden lisäksi käsitellään sateen tasaisuutta. Sadetestikentällä olevat laitteet, sekä sademittausta että oheismittauksia varten, esitellään ja kentän todetaan täyttävän WMO:n ehdot ollakseen luokan 2 sadetestikenttä. Parhaan arvion laskemiseksi esitellään kolme erilaista metodia, joista yksi on WMOn sademittarien keskinäisvertailussa käyttämä metodi ja kaksi muuta tämän johdannaisia. Arvioiden kehitysideat ja myöhemmät käyttömahdollisuudet esitellään. Eniten sademäärää raportoiva arvio on vähiten epävarma ja sen mukainen sademäärän arvio on suurempi kuin yhdenkään mittalaitteista. Kaksi metodia sateen tasaisuuden arviointiin valitaan kirjallisuudesta tarkempaan tarkasteluun testikentän tuloksilla. Huomataan että metodit mittaavat eri osa-alueita sateen tasaisuudesta, eivätkä ole yhteisymmärryksessä sateen tasaisuuden kokonaisuudesta. Lopuksi diplomityössä esitellään ehdotukset seuraaviksi toimenpiteiksi sadetestikentän mittausten parannukseksi.
Description
Supervisor
Sillanpää, Mika
Thesis advisor
Keränen, Reino
Keywords
rain accumulation, rain intensity, rain test field, best estimate, rain steadiness
Other note
Citation