Original paper

Global daily precipitation estimates proved over the European Alps

Rubel, Franz; Rudolf, Bruno

Meteorologische Zeitschrift Vol. 10 No. 5 (2001), p. 407 - 418

published: Oct 15, 2001

DOI: 10.1127/0941-2948/2001/0010-0407

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ArtNo. ESP025011005005, Price: 29.00 €

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Abstract

This paper is a contribution to answer the question on how well do global precipitation fields, often used for climate model verifications, represent reality. Here we focus on the experimental version of the GPCP-1DD product, the daily precipitation estimates based on satellite measurements from the Global Precipitation Climatology Projects (GPCP) and t+6 to t+30 hours model predictions from the European Centre for Medium Range Weather Forecast (ECMWF). The spatial/temporal resolution of both data sets is 1 degree/daily. The ground truth is represented by 3100 daily rain gauge measurements operating during June/July 1997 in the region of The Mesoscale Alpine Programme (MAP). These observations have been analyzed within the MAP section of the global grid by statistical interpolation. Verification results are given in terms of difference fields (mean error GPCP = -0.59 mm/day; ECMWF = -1.13mm/day), rank-order correlation coefficients (mean monthly value GPCP = 0.52; ECMWF = 0.67) as well as accuracy scores (probability of detection GPCP = 0.62; ECMWF = 0.80 and false alarm ratio GPCP = 0.21; ECMWF = 0.18) and skill scores (true skill statistics GPCP = 0.36; ECMWF = 0.54). These scores indicate that both global datasets have deficits in estimating realistically precipitation amounts. However, the ECMWF predictions have a high performance in forecasting the spatial distribution of the precipitating areas. A major result of this study is also that accuracy and skill of the GPCP-1DD estimates have been shown to be significantly lower than those of the ECMWF forecasts. Only the mean error of the GPCP-1DD products is low, due to the calibration with monthly synoptic data.

Kurzfassung

Diese Arbeit ist ein Beitrag zur Beantwortung der Frage, wie gut globale Niederschlagsfelder, die oft zur Verifikation von Klimamodellen verwendet werden, die Realität abbilden. Untersucht wurden die experimentelle Version der GPCP-1DD Produkte, die täglichen Niederschlagsabschätzungen basierend auf Satellitenmessungen des Global Precipitation Climatology Projects (GPCP) und t+6 bis t+30 Stunden Modellvorhersagen des Europäischen Zentrums für Mittelfristige Wettervorhersage (EZMW). Die räumliche/zeitliche Auflösung beider Datensätze ist 1 Grad/täglich. Zur Bestimmung der Bodenwahrheit stehen 3100 Ombrometermessungen der Monate Juni/Juli 1997 aus dem Gebiet des Mesoscale Alpine Programme (MAP) zu Verfügung. Diese Beobachtungen wurden mittels statistischer Interpolation auf dem MAP-Ausschnitt des globalen Gitters analysiert. Die Verifikationsergebnisse wurden in Form von Differenzfeldern (Mittlerer Fehler GPCP = -0,59 mm/day; EZMW = -1,13 mm/day), Rangkorrelationskoeffizienten (Mittlerer Monatswert GPCP = 0,52; EZMW = 0,67), sowie Genauigkeitsmasszahlen (Entdeckungswahrscheinlichkeit GPCP = 0,62; ECMWF = 0,80 und Rate falschen Alarms GPCP = 0,21; EZMW = 0,18) und Skill Scores (True Skill Statistics GPCP = 0,36, EZMW = 0,54) angegeben. Diese Masszahlen belegen, dass beide globalen Datensätze hinsichtlich der mengenmässigen Erfassung der Niederschläge Defizite aufweisen. Hingegen zeigt die räumliche Erfassung der Niederschlagsgebiete vor allem der EZMW Prognosen eine gute Performance. Als wesentliches Ergebnis dieser Studie wurde gezeigt, dass Genauigkeit und Geschick der GPCP-1DD Abschätzungen deutlich geringer sind als jene der EZMW Prognosen. Einzig der mittlere Fehler der GPCP-1DD Produkte ist zufolge der Kalibrierung mit monatlichen Synopdaten klein.