Evaluation of monthly gridded precipitation data products ERA-Interim, PERSIANN-CDR, PERSIANN-CCS and CRU over Khuzestan province

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

رضا کوچکی ¹ (مهندسی آب،دانشکده عمران،دانشگاه صنعتی جندی شاپور)
علی شهبازی ² (2) دکترای منابع آب، سازمان آب و برق خوزستان، اهواز، ایران.)
خیرالله خادمی ³ (استادیار دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور دزفول،دزفول، ایران.)

تاریخ دریافت : 1396/09/18 تاریخ پذیرش : 1396/11/26 تاریخ انتشار : 1396/09/10

کلید واژه: Khuzestan province, statistical methods, Gridded Precipitation data, Estimation precipitation, Rain-Gage Station,

چکیده مقاله :

Deficiency and inappropriate distribution of reengage station is one of challenges faced by researchers in hydrology and climate science. In this research, evaluate the applicability of four gridded precipitation data products ERA-Interim, PERSIANN-CDR, PERSIANN-CCS and CRU as a supplement or substitute for ground data in a monthly time scales. This assessment was done by comparison with observational data and statistical methods. To evaluate the ability of precipitation estimation of these four product used Pearson correlation coefficient (CORR), bias (BIAS), Mean AbsoluteError (MAE), Root Mean Square Error (RMSE), Normalized Mean Square Error (NRMSE) and model efficiency coefficient (EF). This statistical index extracted as zoning and map for the province. The result showed that ERA-Interim, PERSIANN-CDR and CRU products are in good agreement with observational data, and the monthly precipitation trend is estimated by little error, while PERSIANN-CCS was unsuccessful in estimating precipitation in the province and has poor reliability. In some parts of the province, the PERSIANN-CDR had a high reliability, but in total, the lowest error range and the highest reliability were obtained from the four satellite data sources for ERA-Interim precipitation and in case of shortage it can be used as an auxiliary or alternative data source.

چکیده انگلیسی:

کمبود و توزیع نامناسب ایستگاه‌های باران‌سنجی یکی از چالش‌های پژوهش‌گران علوم هیدرولوژی و آب ‌وهوا شناسی است. در این پژوهش قابلیت به‌کارگیری چهار محصول بارش شبکه‌بندی شده PERSIANN-CDR، PERSIANN-CCS،ERA-Interimو CRU به‌عنوان مکمل یا جایگزین داده‌های زمینی در مقیاس ماهانه مورد ارزیابی قرار گرفت. این ارزیابی از طریق مقایسه با داده‌های مشاهداتی و روش‌های آماری صورت پذیرفت. به‌منظور بررسی توانایی برآورد بارش این چهار محصول از آماره‌های ضریب همبستگی پیرسون (CORR)، اریبی (BIAS)، قدر مطلق خطا (MAE)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، مجذور میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)و ضریب کارایی مدل (EF)استفاده شد. این نمایه‌های آماری به‌صورت پهنه‌ای و در قالب نقشه برای سطح استان استخراج شد. مشاهده شدPERSIANN-CCSدر سطح استان در تخمین بارش ناموفق بود و از قابلیت اطمینان ضعیفی برخوردار می‌باشددرحالی‌که محصولات ERA-Interim،PERSIANN-CDRو CRUهمخوانی مناسبی با داده‌های مشاهداتی دارند و روند بارش ماهانه با خطای کمی برآوردمی‌کنند. در برخی نقاط استان بارش PERSIANN-CDR از قابلیت اطمینان بسیار بالایی برخوردار بود اما درمجموع کمترین دامنه خطا و بیشترین قابلیت اعتماد از بین 3 محصول ماهواره‌ای یادشده برای بارش ERA-Interimبه دست آمد و در صورت نقصان و نبود منابع داده‌ای زمینی می‌تواندبه‌عنوان یک منبع داده‌ای جایگزین و کمکی بکار گرفته شود.

منابع و مأخذ:

دزفولی د، حسینی موغاری س.م، و ابراهیمی ک.(1395). مقایسه اطلاعات بارش ماهواره‌ای PERSIANN و TRMM-3B42V7 با مشاهدات ایستگاه‌های زمینی (مطالعه موردی: حوضه گرگان‌رود). مجله علوم آب و خاک; ۲۰ (۷۶) :۸۵-۹۸.

میری, م, رضیئی, ط,  و رحیمی, مجتبی. (1395). ارزیابی و مقایسه آماری داده‌های بارش TRMM و GPCC با داده‌های مشاهده‌ای در ایران. فیزیک زمین و فضا, 42(3)

Azizi, G., Safarrad, T., Mohammadi, H., & Sabokbar, H. F. (2016). Evaluation and Comparison of Reanalysis Precipitation Data in Iran. Physical Geography, 48(1), 5.

Blacutt, L. A., Herdies, D. L., de Gonçalves, L. G. G., Vila, D. A., & Andrade, M. (2015). Precipitation comparison for the CFSR, MERRA, TRMM3B42 and combined scheme datasets in Bolivia. Atmospheric Research, 163, 117-131.

Chen, F., & Li, X. (2016). Evaluation of IMERG and TRMM 3B43 monthly precipitation products over mainland China. Remote Sensing, 8(6), 472.

Conti, F. L., Hsu, K. L., Noto, L. V., & Sorooshian, S. (2014). Evaluation and comparison of satellite precipitation estimates with reference to a local area in the Mediterranean Sea. Atmospheric .

 

 

 

Fu, Y., Xia, J., Yuan, W., Xu, B., Wu, X., Chen, Y., & Zhang, H. (2016). Assessment of multiple precipitation products over major river basins of China. Theoretical and applied climatology, 123(1-2), 11-22.

Hu, Q., Yang, D., Li, Z., Mishra, A. K., Wang, Y., & Yang, H. (2014). Multi-scale evaluation of six high-resolution satellite monthly rainfall estimates over a humid region in China with dense rain gauges. International journal of remote sensing, 35(4), 1272-1294.

Karaseva, M. O., Prakash, S., & Gairola, R. M. (2012). Validation of high-resolution TRMM-3B43 precipitation product using rain gauge measurements over Kyrgyzstan. Theoretical and Applied Climatology, 108(1-2), 147-157.

Katiraie-Boroujerdy, P. S., Nasrollahi, N., Hsu, K. L., & Sorooshian, S. (2013). Evaluation of satellite-based precipitation estimation over Iran. Journal of arid environments, 97, 205-219.

Liu, J., Zhu, A. X., & Duan, Z. (2012). Evaluation of TRMM 3B42 precipitation product using rain gauge data in meichuan watershed, Poyang Lake Basin, China. Journal of Resources and r Ecology, 3(4), 359-366.

Liu, J., Duan, Z., Jiang, J., & Zhu, A. (2015). Evaluation of three satellite precipitation products TRMM 3B42, CMORPH, and PERSIANN over a subtropical watershed in China. Advances in Meteorology, 2015.

Miao, C. Ashouri, H. Hsu, K.L. Sorooshian, S. and Duan, Q. (2015). Evaluation of the PERSIANN-CDR daily rainfall estimates in capturing the behavior of extreme precipitation events over China. Journal of Hydrometeorology, 16(3), pp.1387-1396.

Miri, M. (2016). Evaluation and statistically comparison of TRMM and GPCC datasets with observed precipitation in Iran. Journal of the Earth and Space Physics, 42(3), 657-672.

Moazami, S., Golian, S., Kavianpour, M. R., & Hong, Y. (2013). Comparison of PERSIANN and V7 TRMM Multi-satellite Precipitation Analysis (TMPA) products with rain gauge data over Iran. International journal of remote sensing, 34(22), 8156-8171.

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.

Sorooshian, S. Hsu, K.L. Gao, X. Gupta, H.V. Imam, B. and Braithwaite, D. (2000). Evaluation of PERSIANN system satellite–based estimates of tropical rainfall, Bulletin of the American Meteorological Society, 81(9), pp.2035-2046.

Su, F., Hong, Y., & Lettenmaier, D. P. (2008). Evaluation of TRMM Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA) and its utility in hydrologic prediction in the La Plata Basin. Journal of Hydrometeorology, 9(4), 622-640.

Yang, Y., & Luo, Y. (2014). Evaluating the performance of remote sensing precipitation products CMORPH, PERSIANN, and TMPA, in the arid region of northwest China. Theoretical and applied climatology, 118(3), 429-445