Path-integrated rainfall measurements using a dual-frequency microwave link and quantification of radar signal attenuation

The following article reports on path-integrated rainfall measurements using the attenuation difference of a dual-frequency microwave link. For analysis and assessment of the method, a microwave link with specific and carefully chosen frequencies operating at 10.5 and 17.5 GHz was installed over a path length of 29.6 km. In contrast to single-frequency links, the analysis of the rain-induced attenuation difference of the two carefully chosen frequencies provides a linear relation between the measured variable "attenuation difference" and the target variable "rainfall intensity" which is almost unaffected by the microphysical rainfall properties (drop size distribution, drop shape, temperature). The method is assessed by comparisons with gauge observations in a close distance to the link path on a basis of 319 rainfall events. It is demonstrated that the accuracy of the link estimates depends strongly on the detailed determination of the beginning and end of a rainfall event within the link path. The results of the 10.5 GHz attenuation measurements in combination with frequency scaling is used to quantify the effect of rainfall induced radar signal attenuation at X- and C-band frequencies.Original Abstract: Im vorliegenden Beitrag wird ueber die streckenintegrierte Regenmessung mithilfe des Mikrowellendaempfungsdifferenzverfahrens berichtet. Fuer die Analyse und Bewertung des Verfahrens wurde ueber eine Entfernung von 29,64 km eine Mikrowellenverbindung mit spezifisch ausgewaehlten Frequenzen (10,5 GHz/17,5 GHz) zur Regenmessung installiert. Im Gegensatz zur Regenmessung mit Einzelfrequenzen beinhaltet die Betrachtung der Daempfungsdifferenz spezifisch ausgewaehlter Frequenzen eine lineare Beziehung zwischen der Messgroesse Daempfungsdifferenz und der Zielgroesse Regenintensitaet, die nahezu unabhaengig von den massgebenden Groessen Tropfengroessenverteilung, Tropfenform und Temperatur des mikrophysikalischen Niederschlagsprozesses ist. Die Ergebnisse werden mithilfe von fuenf Regenschreibern entlang der Verbindungsstrecke fuer insgesamt 319 Regenereignisse innerhalb eines Fuenf-Jahres-Kontinuums verifiziert. Es wird gezeigt, dass die genaue Bestimmung von Ereignisbeginn und -ende von grosser Relevanz fuer die Genauigkeit der abgeleiteten Regenintensitaeten bzw. Ereignishoehen aus der gemessenen Daempfungsdifferenz ist. Die Ergebnisse der Dampfungsmessung der 10,5 GHz-Frequenz werden unter Anwendung einer Frequenzskalierung darueber hinaus verwendet, um den