Zendmasten voor telefonie zien de bui al hangen

Gepubliceerd: 13 oktober 2020

Buien zijn moeilijk te voorspellen. Ze ontwikkelen zich vaak in een half uur tot een stortbui met wateroverlast tot gevolg. Er is dus veel aan gelegen om de regenhoeveelheid, tijdstip en locatie van de neerslag tijdig op de radar te hebben. De bekende regenradar krijgt daarbij steun uit onverwachte hoek. Onderzoekers van WUR, KNMI en Deltares zetten de signaalsterkte van commerciële masten voor mobiele telefonie niet alleen in om de regenval tussen twee punten nauwkeurig te meten, zij maken vervolgens ook een weersverwachting tot enkele uren vooruit. De resultaten van dit onderzoek werden onlangs gepubliceerd in de journal GeoFyiscial Research Letters.

Vergelijking van geschatte neerslagintensiteiten voor Nederland op 10-9-2011 22:00 uur. De referentie (radarbeeld gecorrigeerd met de regenmetingen van het KNMI-netwerk), het operationeel beschikbare radarbeeld (U-Rad) en de neerslagintensiteiten geschat met CML-data.

Ruben Imhoff van Deltares en WUR bekeek samen met collega’s van KNMI hoe zij uit gegevens van telecombedrijven, zgn. radiostraalverbindingen in mobiele telefoonnetwerken ofwel commercial microwave links, (CMLs), de intensiteit van regen die tussen twee zendmasten valt konden afleiden. “De communicatiebedrijven zijn geïnteresseerd in een zo helder mogelijk signaal voor mobiele telefonie. Maar wij kijken naar precies het omgekeerde”, zegt Ruben Imhoff. De demping van dat signaal tussen twee masten kan komen doordat het regent tussen die twee meetpunten. “Hoe harder het regent, hoe sterker de verstoring die wij in onze data terugkrijgen. We brengen die verstoring in kaart en vertalen dat naar regenintensiteit, en daarna naar neerslagvooruitzichten op zeer korte termijn, zgn nowcasting.”

Blij verrast

Het onderzoeksteam vergeleek de gegevens van de KNMI regenradars, zoals Buienradar gebruikt, met de data van de masten van de telecombedrijven op twaalf dagen met regen. “We waren blij verrast, toen we de uitkomsten zagen”, zegt Imhoff. “De CML-methode blijkt vrij goed te werken, ook bij hoge neerslagintensiteiten.” Soms waren de neerslagverwachtingen zelfs beter dan die van de regenradar, vooral bij zware regenval. “Maar dan moet je in acht nemen dat de operationele regenradarproducten niet waren gecorrigeerd voor afwijkingen. Ook bij radar is nog verbetering mogelijk en daar wordt aan gewerkt.”

Lokale buien voorspellen

De vraagt rijst of CML een alternatief is voor radar, die met een precisie kijkt van een vierkante kilometer, ook boven zee en het IJsselmeer. “Radar geeft een stabiel beeld over een groot gebied. Radiostraalverbindingen heb je in hoge dichtheden in de steden, bijvoorbeeld een halve kilometer uit elkaar, maar juist minder op het platteland. En de buienradar ververst elke vijf minuten. Nu ontvangen we de CML-data elke kwartier. Frequentieverhoging, bijvoorbeeld om de vijf minuten, kan nog een verbetering met zich meebrengen. CMLs zijn dan in Nederland een waardevolle toevoeging op de radardata. Vervolgens kunnen die gecombineerde beelden voor nowcasting worden benut, bijvoorbeeld om beter lokale buien te voorzien.”

5G-masten

Dat geldt ook voor de nieuwe 5G-masten. Die staan op nog kortere afstanden van elkaar en geven daarmee nauwkeurigere data. Maar de onderzoekers weten niet hoe dat zal uitpakken, want het is nog niet duidelijk hoe goed het CML-systeem werkt met de hogere zendfrequenties van 5G. Een onderzoeksvoorstel op dat thema is in voorbereiding.

Zijn nut kan het CML-systeem vooral bewijzen in landen waar bijna geen regenradars zijn, maar wel grote steden met radiostraalverbindingen. KNMI en WUR gaan daarom in Nigeria en Sri Lanka uitzoeken of die een uitkomst zijn voor weersvooruitzichten op korte termijn.

Toepassingen in het waterbeheer

De meerwaarde van de korte-termijn neerslagverwachtingen zit daarnaast in de vervolgstap: de toepassing in het waterbeheer. Vooral voor kleine, snel reagerende stroomgebieden en polders zijn deze nowcasts hard nodig voor verwachtingen tot een paar uur vooruit. Deze toepassing wordt al onderzocht voor nowcasting met radar, maar een belangrijke vervolgstap zou het testen van de CML nowcasting voor het waterbeheer zijn. Vooral in regio’s in de wereld waar geen radars of zelfs geen regenmeters zijn, maar wel mobiele telefoonnetwerken, kan dit een uitkomst bieden.

De Publicatie:

R. O. Imhoff, A. Overeem, C. C. Brauer, H. Leijnse, A. H. Weerts, R. Uijlenhoet. Rainfall Nowcasting Using Commercial Microwave Links in Geophysical Research Letters. 14 september 2020 https://doi.org/10.1029/2020GL089365