Die Ermittlung von Regenmengen mithilfe von Radardaten ist ein sehr komplexer Prozess, der auf der Funktionsweise von Radarsystemen und der Analyse der reflektierten Signale basiert. Radare (Radio Detection and Ranging) senden elektromagnetische Wellen aus, die auf Niederschlagspartikel treffen und teilweise zum Radar zurückgestreut werden. Diese zurückgestreuten Signale liefern wesentliche Informationen über die Stärke und Verteilung des Niederschlags. Dabei wird unter anderem die Intensität des zurückgeworfenen Signals gemessen, die sogenannte Reflektivität. Sie ist ein Maß für die Menge der von einem Radarstrahl zurückgestreuten Energie und hängt im Wesentlichen von der Größe, Form, Art und Konzentration der Niederschlagspartikel ab. Größere und zahlreichere Partikel reflektieren mehr Radarenergie, was zu einer höheren Reflektivität führt. In der Meteorologie wird die Reflektivität in Dezibel-Z (dBZ) gemessen. Höhere dBZ-Werte deuten auf intensiveren Niederschlag hin.
Doch wie bekommt man nun aus den dBZ-Werten die Regenmengen? Um die Reflektivität (Z) in tatsächliche Niederschlagsmengen (R) umzurechnen, verwenden Meteorologen die sogenannte Z-R-Beziehung. Diese Beziehung ist eine empirische Formel, die auf Beobachtungsdaten und statistischen Analysen basiert. Eine gängige Form dieser Beziehung lautet:
Dabei sind Z die Reflektivität, R die Niederschlagsrate in mm/h, und a und b sind empirisch bestimmte Konstanten, die von der Art des Niederschlags abhängen (z.B. Regen, Schnee, Hagel).
In der Praxis wird die Z-R-Beziehung genutzt, um aus den vom Radar gemessenen Reflektivitätswerten die Niederschlagsrate abzuleiten. Der DWD verwendet je nach Schauerindex verschiedene Parameter für a und b in der Z-R-Beziehung, um die Niederschlagsabschätzung zu verfeinern. Dennoch gibt es einen weiten Fehlerbereich. Deshalb werden die mittels Radars bestimmten Werte an den Stationsmessungen im Nachhinein kalibriert.
