Gemäß dem Meteorological Dictionary der American Meteorological Society ist Niederschlag die Menge an Niederschlag jeglicher Art (einschließlich des flüssigen Äquivalents von gefrorenen Hydrometeoren wie Hagel und Schnee); Es wird normalerweise als die vom Regenmesser in Millimetern Flüssigkeitstiefe über einen bestimmten Zeitraum gemessene Menge genommen. Schneefall und Niederschlag werden normalerweise über einen Zeitraum von 24 Stunden gemessen.

Ein genauerer Zeitpunkt ist Niederschlag oder Niederschlagsmenge. In der Meteorologie ist die weit verbreitete Verwendung des Begriffs „Regenfall“ jedoch fest etabliert.

Karten dienen der Darstellung räumlicher Daten, insbesondere von Klima- und Wetterdaten. Regen wird normalerweise als Niederschlagskarte angezeigt, um den Wert und die Verteilung des Niederschlags für bestimmte Zeiträume und Landgebiete anzuzeigen.

Viele dieser Karten sehen anders aus und scheinen leicht unterschiedliche Niederschlagsmengen zu zeigen, obwohl die Region und der Zeitrahmen gleich sind. Dies liegt an der Quelle der Daten und der Art und Weise, wie die Beobachtungen in eine farbige Konturkarte umgewandelt wurden.

Die drei häufigsten Arten von Niederschlagsdatenkarten sind: Einzelpunkt-Stationsdaten, interpolierte Einzelpunkt-Stationsdaten und Wetterradardaten.

Einzelpunktdaten sind die genaueste Darstellung des Niederschlags. Dies wird direkt gemessen und lässt sehr wenig Interpretationsspielraum. Die Herausforderung, insbesondere in ländlichen Gebieten, besteht darin, dass es nur sehr wenige offizielle Niederschlagsmessungen geben kann. Dies könnte große Lücken für diejenigen hinterlassen, die versuchen, Regen oder Schneefall in einem Gebiet zu überwachen, insbesondere bei der Variabilität von Konvektionsniederschlägen, die im Frühling und Sommer üblich ist.

Die aus den Daten der Messstationen interpolierten Karten verwenden die Daten der oben genannten Einzelpunktstationen und liefern eine Schätzung (interpoliert) der Niederschlagswerte dessen, was zwischen den Stationen unter Verwendung eines Gittermusters empfangen wurde. Dazu gibt es viele Interpolationsmethoden, und sie verwenden häufig Statistiken oder einen flächengewichteten Durchschnitt, um eine Schätzung basierend auf Daten von den Stationen bereitzustellen, die dem interessierenden Punkt des Gitters am nächsten liegen. Änderungen an den Interpolationsmethoden ändern den dem Gitterpunkt zugewiesenen Wert. Unabhängig von der Methode sind die Werte zwischen den Stationen Schätzungen.

Die vom Niederschlagsradar geschätzte Niederschlagskarte basiert auf der Rückgabe der Radarsignaturen. Das Niederschlagsradar liefert einen Reflexionswert basierend auf der Größe und Verteilung von Wassertröpfchen über die Zeit und liefert so eine Schätzung der Niederschlagsintensität. Fehler bei Radarmesswerten können aufgrund von Hagel, ungleichmäßiger Tröpfchengröße, Niederschlagsentfernung vom Radar, Sturmhöhe und der Krümmung der Erdoberfläche auftreten. Diese Fehler führen zwangsläufig zu Fehlern in den geschätzten Karten. Eine solche Niederschlagskarte bietet eine gute Möglichkeit, Gesamtorte starker Niederschläge (oder keiner Niederschläge) sowie Schwankungen bei Niederschlägen zu beobachten, aber die Mengen können erheblich variieren, es sei denn, die Karte wurde auf der Grundlage anderer Daten korrigiert.

Auf all diesen Karten erhalten wir je nach Regen- oder Schneefallperiode eine gewisse Diskrepanz.

Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass es viele Arten von Wetterbeobachtungsstationen und -netzwerken gibt, die nicht miteinander verbunden sind. Erfassungszeit, Erfassungsmethoden und sogar einige proprietäre Daten schränken die Möglichkeit ein, alle Stationen und aufgezeichneten Daten auf einer Karte zusammenzufassen.

Um eine Niederschlagskarte zu erstellen, d. h. eine Karte, die die Niederschlagsmenge zeigt, die in einem bestimmten Zeitraum (z. B. 5 Minuten oder 1 Stunde) an mehreren Orten gefallen ist, müssen wir uns auf das Wetterradar verlassen. Ein Gerät, mit dem Sie Niederschlagskarten für ein großes Gebiet für verschiedene Zeitschritte (z. B. 5 min, 1 Stunde und 1 Tag) berechnen können.

Zunächst sendet ein Wetterradar eine elektromagnetische Welle in eine Richtung, die etwas Energie durch die Atmosphäre trägt. Wenn diese Energie das Wassertröpfchen in der Wolke erreicht, wird ein kleiner Teil dieser Energie an die Radarausrüstung zurückgesendet. Das Gerät misst dann diese sehr kleine Energiemenge, die aus allen Tropfen gewonnen wird. Mit Hilfe spezieller Computerprogramme kann die empfangene Energiemenge in die Regenmenge umgerechnet werden. Beachten Sie, dass das Niederschlagsradar nicht direkt die Regenmenge misst, sondern die von den Tröpfchen zurückgegebene Energiemenge misst. Diese Umwandlung von Energie in Regenmenge erweist sich als schwierig und es wird immer noch geforscht, um sie zu verbessern.

Beispielsweise wird nun angenommen, dass die Tröpfchengrößenverteilung und die Position der Tröpfchen innerhalb eines Radarpixels überall homogen und ähnlich sind. Dies ist eine zu starke Vereinfachung der Realität, die die Messungen beeinflussen kann. Das Computerprogramm ermöglicht es der Radaranlage, die Niederschlagsmenge an von ihr entfernten Orten abzuschätzen. Das Niederschlagsradar funktioniert in jeder Ebene – es kann sich drehen und auch den Winkel ändern, wodurch es die Regenintensität in seiner gesamten Umgebung abschätzen kann.

Je nach Gerätetyp kann das Niederschlagsradar Niederschlag und Intensität in einem Abstand von bis zu 150–200 km schätzen. Viele entwickelte Länder haben ein Netzwerk von Radargeräten. Durch die Kombination von Daten, die von verschiedenen Radargeräten gesammelt wurden, können wir Niederschlagskarten für das gesamte Land erhalten.

Die Regenkarten zeigen die Fronten, die entstehen, wenn kalte und warme Luftmassen aufeinandertreffen und Starkregen verursachen. Auf der Nordhalbkugel, im Antizyklon, dreht der Wind im Uhrzeigersinn und bewegt sich tendenziell vom Zentrum weg. Wir müssen uns daran erinnern, dass der Wind immer dort weht, wo weniger atmosphärischer Druck herrscht.

Im Tiefdruckgebiet bewegt sich der Wind dagegen gegen den Uhrzeigersinn und geht auf das Tiefdruckzentrum zu. Um die Fronten auf den Niederschlagskarten darzustellen, verwenden wir Isobaren. Sie werden verwendet, um die Richtung anzuzeigen und ob die Front warm oder kalt ist. Die Kaltfronten werden durch kleine Dreiecke dargestellt und die Warmfronten durch Halbkreise, die durch eine Linie verbunden sind, die den gesamten Bereich abdeckt, den die Front einnehmen wird.

Die Front ist nichts anderes als ein großer Bereich atmosphärischer Instabilität, in dem zwei Luftmassen unterschiedlicher Temperatur aufeinandertreffen. Erreicht die Kaltluftmasse einen Bereich, in dem die tatsächliche Temperatur höher ist, bildet sich eine Kaltfront. Wenn dies geschieht, sinken die Gesamttemperaturen und Niederschlag kommt oft in Form von Regen oder Schnee. Den umgekehrten Fall erleben wir, wenn die Luftmasse den Bereich mit höherer Temperatur erreicht, dann entsteht eine Warmfront. In diesem Fall tritt auch Bewölkung auf, aber die Lufttemperatur ist milder und die Niederschläge fallen geringer aus.