پایش زمانی و مکانی داده های بازتحلیل شده ECMWF و منابع بارشی مبتنی بر تکنیکهای سنجش از دور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی گروه مهندسی آب دانشگاه امام خمینی

2 هیئت علمی گروه مهندسی آب دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین

چکیده

از میان مولفه‌های اقلیمی، بارش به علت دارا بودن تغییرات مکانی و زمانی قابل توجه، یکی از پیچیده‌ترین پدیده‌ها در چرخه هیدرولوژیکی بشمار می-آید. با توسعه روزافزون تکنولوژی‌های ماهواره‌ای در دهه‌های اخیر، امکان دسترسی به منابع بارشی با توان تفکیک مکانی و زمانی بالا برای بسیاری از نقاط جهان فراهم شده است. در پژوهش حاضر به ارزیابی عملکرد زمانی و مکانی یکی از مهم‌ترین منابع بارشی مدل مبنا به نام ECMWF در گام-های زمانی روزانه و ماهانه در سطح حوضه آبریز سفیدرود پرداخته شده است. همچنین در این پژوهش از منابع بارشی پرکابرد مانند PERSIAN و TRMM نیز برای بررسی کارائی منبع ECMWF استفاده بعمل آمد. نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد منبع ECMWF در سطح حوضه آبریز سفیدرود و در مقیاس روزانه حاکی از آن است که این منبع با دارا بودن ضریب همبستگی بالای 8/0 با ایستگاه‌های زمینی، دارای بهترین علمکرد بوده و این در حالیست که دو منبع PERSIAN و TRMM به ترتیب دارای ضریب همبستگی 47/0 و 32/0 می‌باشند. بر خلاف گام زمانی روزانه، در گام زمانی ماهانه عملکرد دو منبع ECMWF و PERSIAN تقریباً مشابه بوده و هر دو دارای ضریب همبستگی بالای 9/0 هستند. همچنین از نظر آماره‌های طبقه‌بندی منبع ECMWF در هر دو گام زمانی روزانه و ماهانه با دارا بودن کمترین شاخص FAR (گزارش‌های اشتباه)، بالاترین شاخص Accuracy (صحت پیش‌بینی‌های درست) و نیز بالاترین رتبه در تشخیص روزهای بارانی (POD) دارای عملکرد به مراتب بهتری نسبت به دیگر منابع بارشی می-باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Spatiotemporal Assessment of Reanalysis and Remotely-Sensed Precipitation Datasets

نویسندگان [English]

  • Asghar Azizian 1
  • Hadi Ramezani Etedali 2
1 Assistant Professor in Water Engineering Dept./ Imam Khomeini International University
2 Assistant Professor in Water Engineering Dept./ Imam Khomeini International University
چکیده [English]

Among the meteorological components, because of having considerable changes in time and space, precipitation is one of the complicated issue in hydrological process. By increasing of satellite-based technologies over the past decades, that’s easy to access to high resolution precipitation products in most parts of the world. This research addressed the accuracy of European Center for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis datasets for estimation of daily and monthly precipitation over the SefidRood catchment. Moreover, in order to better evaluating the performance of ECMWF dataset, the PERSIAN and TRMM datasets are used. Findings on daily time scale, show that the correlation coefficient between ground observation and ECMWF, PERSIAN and TRMM products is about 0.8, 0.47 and 0.32 and this completely prove the superiority of ECMWF for estimation of rainfall at daily time scale. At monthly time scale, both of ECMWF and PERSIAN products correlate very well with gauges measurements (CC statistic is more than 0.9), but TRMM owing to have CC equal to 0.57 correlates moderately with observations. According to the categorical verification statistics, ECMWF yields better results for detection of precipitation events on the basis of Probability of Detection (POD), Critical Success Index (CSI) and False Alarm Ratio (FAR) in SefidRood catchment, compared with other satellite data sets. Therefore, in ungauged catchments or hydrological modeling that require an accurate precipitation datasets, using ECMWF dataset is suggested.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SefidRood Catchment
  • Reanalysis
  • Remote Sensing
  • Precipitation and Rainy Days

Ashouri H, Hsu K L, Sorooshian S, Braithwaite D K, Knapp K R, Cecil LD, Prat O P (2015) PERSIANN-CDR: Daily precipitation climate data record from Multisatellite observations for hydrological and climate studies. Bulletin of the American Meteorological Society 96(1):69-83

Ashouri H, Nguyen P, Thorstensen A, Hsu K, Sorooshian S, Braithwaite D (2016) Assessing the efficacy of high-resolution satellite-based PERSIANN-CDR precipitation product in simulating streamflow. Journal of Hydrometeorology 17(7):2061-2076

Balsamo G, Albergel C, Beljaars A, Boussetta S, Brun E, Cloke H, Dee D, Dutra E, Muñoz-Sabater J, Pappenberger F, de Rosnay P, Stockdale T, Vitart F (2015) ERA-Interim/Land: a global land surface reanalysis data set, Hydrol. Journal of Earth System Science 19:389-407

De Leeuw J, Methven J, Blackburn M (2015) Evaluation of ERA-Interim reanalysis precipitation products using England and Wales observations. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 141(688):798-806

Dee D, Uppala S, Simmons A, Berrisford P, Poli P, Kobayashi S, Andrae U, Balmaseda M, Balsamo G, Bauer P (2011) The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137:553-597

Dembele M, Zwart S J (2016) Evaluation and comparison of satellite-based rainfall products in Burkina Faso, West Africa. International Journal of Remote Sensing 37(17):3995-4014

Duan Z, Liu J, Tuo Y, Chiogna C, Disse M (2016) Evaluation of eight high spatial resolution gridded precipitation products in Adige Basin (Italy) at multiple temporal and spatial scales. Science of the Total Environment 573:1536-1553

Ghajarnia N, Liaghat A, Arasteh P D (2015) Comparison and evaluation of high resolution precipitation estimation products in Urmia Basin Iran. Atmospheric Research 158:50-65

Hsu KL, Gao X, Sorooshian S, Gupta HV (1997) Precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks. Journal of Applied Meteorology 36:1176-1190

Javanmard S, Yatagai A, Nodzu M, BodaghJamali J, Kawamoto H (2010) Comparing high-resolution gridded precipitation data with satellite rainfall estimates of TRMM_3B42 over Iran. Advances in Geosciences 25:119-125

Katiraie-Boroujerdy PS, Nasrollahi N, Hsu K, Sorooshian S (2013) Evaluation of satellite-based precipitation estimation over Iran. Journal of Arid Environments 97:205-219

Krogh S A, Pomeroy J W, McPhee J (2015) Physically based mountain hydrological modeling using reanalysis data in Patagonia. Journal of Hydrometeorology 16(1):172-193

Li Z, Yang D, Hong Y (2013) Multi-scale evaluation of high-resolution multi-sensor blended global precipitation products over the Yangtze River. Journal of Hydrology 500:157-169

Moazami S, Golian S, Hong Y, Sheng C, Kavianpour M R (2016) Comprehensive evaluation of four high-resolution satellite precipitation products under diverse climate conditions in Iran. Hydrological Sciences Journal 61(2):420-440

Raziei T, Sotodeh F (2017) Investigation of the accuracy of the European Center for Medium Range Weather Forecast (ECMWF) in forecasting observed precipitation in different climates of Iran. Journal of the Earth and Space Physics 43(1):133-147

Sharifi E, Steinacker R, Saghafian B (2016) Assessment of GPM-IMERG and other precipitation products against gauge data under different topographic and climatic conditions in Iran: Preliminary results. Remote Sensing 8(2):135-142

Tan M L, Ibrahim A L, Duan ZH, Cracknell A P, Chaplot V (2015) Evaluation of six high-resolution satellite and ground-based precipitation products over Malaysia. Remote Sensing 7:1504-1528

Tong K, Su F, Yang D, Hao Z (2014) Evaluation of satellite precipitation retrievals and their potential utilities in hydrologic modeling over the Tibetan Plateau. Journal of Hydrology 519:432-437

Xie ZH, Yuan F, Duan Q, Liang M, Chen F (2007) Regional parameter estimation of the VIC land surface model: methodology and application to river basins. Journal of Hydrometeorology 8(3):447-468

Zhao T, Yatagai A (2014) Evaluation of TRMM 3B42 product using a new gauge-based analysis of daily precipitation over China. International Journal of Climatology 34(8):2749-2762