Обычно метеорологи определяют количество дождя за определенный период времени с помощью автоматических дождемеров или дождевого радара. Используя новую технику, оцениваются колебания излучения между передающими мачтами операторов мобильной радиосвязи, чтобы определить, где выпадает количество дождя. Ученые Института метеорологии и климатических исследований (IMK-IFU) KIT в Гармиш-Партенкирхене изучают этот метод в Германии с 2010 года.
Преимущество состоит в том, что он предоставляет информацию о местных осадках только с минимальной задержкой. Кроме того, плотно разветвленная сеть мобильных мачт обеспечивает высокий региональный охват измерениями.«Размер капель дождя примерно равен длине волны микроволнового излучения радиолинии, работающей на частоте 15 или 40 гигагерц. По этой причине они сильно ослабляют излучение в этом диапазоне частот», — объясняет профессор Харальд Кунстманн из IMK-IFU.
Чем сильнее выпадает дождь, тем сильнее уменьшается мощность между двумя антеннами. Пользователи мобильных телефонов практически не замечают такого влияния на радиосигнал.
Только в случае очень сильного дождя излучение может быть ослаблено до такой степени, что будет прервана связь между передвижными мачтами и, следовательно, телефонная связь. Для исследователей этих колебаний достаточно, чтобы определить по скорости затухания, где выпадает количество дождя.Чувствительность метода измерения такая же высокая, как и при использовании классического метода дождемеров. «Предел обнаружения — это интенсивность дождя в один миллиметр в час, данные доступны только с задержкой в одну минуту», — добавляет доктор Кристиан Чвала, член исследовательской группы Кунстманна.
Однако из-за особой структуры снега этот метод нельзя использовать для этого типа осадков.Этот метод был протестирован с использованием коэффициентов затухания на 450 радиоканалах в южной Баварии. Данные передаются непосредственно из вычислительного центра партнера по сотрудничеству Ericsson Deutschland исследователям климата в Campus Alpine KIT.
Там данные обрабатываются и ищутся заметные колебания мощности. Исследователям нужны только мощности передачи и приема радиосвязи. Конфиденциальная информация, такая как подробности передаваемого сообщения, не собирается.
Соответствующие исследования были профинансированы Немецким исследовательским фондом (DFG) на общую сумму 600 000 евро в течение двух лет в рамках проекта «Интеграция данных микроволновой связи для анализа осадков в сложной местности: теоретические аспекты и гидрометеорологические приложения» (IMAP). Проект является частью трехстороннего сотрудничества с учреждениями Израиля и Палестины.
Подана заявка на продление проекта еще на три года с целью увеличения количества оцениваемых радиолиний, повышения качества автоматической оценки данных и использования информации для прогноза наводнений. Работа также поддерживается Stiftung Energieforschung Baden-Wurttemberg (Фонд энергетических исследований земли Баден-Вюртемберг).«В Германии есть около 1000 точек измерения осадков, но примерно 100 000 радиолиний, которые теоретически могут быть использованы для измерения», — объясняет доктор Феликс Кейс, также член исследовательской группы. Использование нового метода измерения может позволить быстрее предупреждать о наводнениях в горных регионах. «Но, прежде всего, этот метод имеет большой потенциал для стран, где есть несколько или совсем нет метеостанций или дождевых радаров, но есть плотная сеть мобильной радиосвязи», — говорит Харальд Кунстманн.
В таких регионах, как Западная Африка, метод измерения может способствовать получению большего количества информации об осадках для улучшения моделей прогноза, срочно необходимых для управления водными ресурсами. Под руководством KIT международные исследователи в настоящее время устанавливают контакты с западноафриканскими учеными и операторами радиосетей, в том числе в Гане и Буркина-Фасо, для продвижения этого инновационного метода.