ارزيابي داده‌هاي بارش زميني، ماهواره GPM و MERRA (مطالعه موردي: حوضه آبريز كشف رود)

Assessment of Ground Station, GPM Satellite and MERRA Precipitation Products in Kashafrud Basin

در چند دهه اخير داده‌هاي بارش ماهواره­اي و تحليلي منتج از مدل مورد توجه دانشمندان علم هيدرولوژي و ديگر رشته‌ها قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، مقايسه كمي محصولات بارش MERRA و ماهواره GPM با ايستگاه‌هاي زميني به عنوان داده مرجع در حوضه كشف­رود است. مسئله مهم در مورد اين داده ­ها دقت و اندازه پيكسل آنها است. ماهواره GPM در تاريخ 28 فوريه 2014 به فضا پرتاب شده و تاكنون مطالعه‌اي در ايران درباره آن انجام نشده و در ساير نقاط جهان بندرت انجام گرفته است. اين تحقيق قصد دارد تا به ارزيابي داده­هاي بارش GPM و MERRA در مقايسه با داده هاي 34 ايستگاه باران‌سنجي حوضه مذكور براي اعتبار­سنجي دقت داده­هاي بارش ماهواره­اي بپردازد. براي مقايسه در مقياس مكاني از دو روش مقايسه حوضه ­اي و ايستگاهي و همچنين قياس زماني روزانه و ماهانه استفاده گرديد. براي اعتبارسنجي از معيارهاي آماري RMSE،MAE،CC ، BIAS، FAR، POD و CSI استفاده شد. نتايج نشان داد كه، به طور­كلي داده بارش روزانه HQ متعلق به ماهواره GPM دقت بالاتري از داده MERRA در منطقه مورد مطالعه داشته و مطابقت خوبي با داده‌هاي زميني دارد و مي‌تواند توزيع مكاني و زماني بارندگي در سطح حوضه را نشان دهد. در مقابل، داده­ هاي MERRA در مقايسه زماني ماهانه دقت بالاتري نسبت به داده GPM داشت. ميزان RMSE براي داده MERRA در مقياس روزانه در سطح ايستگاه و حوضه به ترتيب برابر 6/3 و 84/2 و در مقياس ماهانه برابر 8/2و 74/1 است. همچنين ميزان RMSE براي داده HQ در سطح ايستگاه حوضه در دوره روزانه برابر 78/1 و 72/1 و در دوره ماهانه برابر 07/6 و 46/6 است.

In recent decades, satellite and model- based precipitation products has attracted attention of the scientists and researchers in hydrology and other disciplines. The purpose of this research is quantitative comparison of MERRA and GPM satellite precipitation products with ground station precipitation values as reference data in Kashafrud basin. The important point about these data is their accuracy and resolution. GPM satellite was launched in February 2014 and up to now there are no studies about these data in Iran and a few studies have been carried out in other countries of the world. This research aims to assess GPM satellite data and MERRA precipitation products in comparison with 34 ground station precipitation data as reference. The assessment carried out in basin and station level and also daily and monthly periods. For validation, the statistical metrics including RMSE, MAE, CC, BIAS, FAR, POD and CSI are used. The results showed that HQ daily precipitation of GPM satellite has higher accuracy than MERRA daily data in this basin and It is in good agreement with ground data and can show the spatial and temporal distribution of rainfall at the basin level. In contrary, MERRA data in monthly temporal scale is superior to GPM data. RMSE values for MERRA in daily basin and station scales are 2.84 and 3.6 and for monthly, 2.8 and 1.74, respectively. For HQ data, RMSE values for daily basin and station scales are 1.78 and 1.72 and for monthly scale, 6.07 and 6.46, respectively.