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Clutter in der Wetterradartechnik
Das Radar ist ein sehr hoch entwickeltes Fernerkundungsinstrument und die Ermittlung der Niederschlagsintensität mit demselben ist alles andere als einfach. Um ausgewählte Vorgänge beobachten zu können, müssen nämlich die Messwerte korrekt interpretiert werden. Alles, was nicht hydrometeorologisch relevant ist bzw.im Fachjargon als Clutter bezeichnet wird, muss herausgefiltert werden.
Es ist nicht alles Gold was glänzt
Wenn man das unten abgebildete Radarbild betrachtet, könnte man denken, dass es sich bei dem, was dort in Form von Radarechos dargestellt ist, um eine Form von Niederschlag wie Regen oder Schnee handelt. Nach einer genaueren Betrachtung kann man jedoch feststellen, dass das dargestellte Muster nicht typisch für ein Niederschlagsfeld ist. Tatsächlich handelt es sich um das, was im Fachjargon Clutter genannt wird – der englische Begriff für Stördaten oder Durcheinander – der im Bereich der Wetterradartechnik für die Gesamtheit aller Signale steht, die von nicht meteorologischen Targets zurückkehren.
Was herauszufiltern ist
Ein Clutter kann je nach Typologie des Radars unterschiedlich definiert werden. Zum Beispiel wird bei in der Luftfahrt verwendeten Radaren das, was meteorologischen Ursprungs ist, als Clutter definiert, während es in der Wetterradartechnik genau umgekehrt ist. Im Bereich der Radarornithologie – der Untersuchung der Migrationsbewegungen der Vögel mittels Radarfernerkundung – stellt offensichtlich alles, was nicht ein Vogel ist, einen Clutter dar. Typischerweise wird ein Clutter vor allem durch das Gelände und verschiedene Bauwerke wie Gebäude oder Masten bedingt.
Wie Clutter herauszufiltern sind
Die Einführung der Technologie der Doppelpolarisation bei den Radarsystemen hat es ermöglicht, die Präzision des für das Herausfiltern von Cluttern verwendeten Algorithmus zu erhöhen. Dank dieser Innovation wurde es möglich, neue Kriterien für die Klassifikation von Signalen einzuführen. Der Algorithmus klassifiziert das Radarsignal in vier Kategorien: Niederschlag, “trockener Bereich”, Signal, das auf eine externe Transmissionsquelle zurückzuführen ist und eben Clutter. Verschiedene Parameter werden mit bestimmten Schwellenwerten verglichen, um zwischen den verschiedenen Signaltypen unterscheiden zu können. Als Beispiel kann der Doppler-Test erwähnt werden, der auf der Geschwindigkeit des Radarechos basiert: wenn dieses sich als sich nicht bewegend herausstellt, wird das Signal als Clutter klassifiziert.
Es gibt auch nützliche Clutter
Obwohl ein Clutter es uns erschwert, das, was wir identifizieren wollen, im Dschungel der Echos, die zu unserem Radar zurückkommen, zu sehen, gibt es eine interessante Anwendung, die ein Clutter direkt einbezieht: die Überprüfung der Stabilität eines Radarsystems. Wenn man nämlich annimmt, dass ein Clutter relativ stabil ist, könnten plötzliche Sprünge in seiner Intensität auf einen Fehler im Transceiver-Kanal hinweisen.
Zum Abschluss ein Zitat
“Perfektion ist nicht dann erreicht, wenn es nichts mehr hinzuzufügen gibt, sondern wenn man nichts mehr weglassen kann.“
Antoine de Saint-Exupéry
Wer mehr darüber wissen möchte
Germann, U.; Joss, J. Operational measurement of precipitation in mountainous terrain. In Weather Radar: Principles and advanced applications; Meischner, P. (Ed.); Springer: Berlin, 2004; Seiten 52-77.