Zeitschrift für Fernerkundung und GIS

Abstrakt

Bewertung der räumlich-zeitlichen Beziehung zwischen Niederschlagsschätzungen per Messgerät und Satellit über dem Awash-Flussbecken, Äthiopien

Salih Edris, Daniel Teka, Amanuel Zenebe

Genaue Informationen zu Niederschlagsdaten sind für zahlreiche Einsatz- und Forschungsbereiche von entscheidender Bedeutung. Herkömmlicherweise sind bodengestützte Messungen die Hauptquelle für Niederschlagsdaten. In Entwicklungsländern sind Netzwerke für bodengestützte Messungen jedoch sehr spärlich oder überhaupt nicht vorhanden. Eine Alternative zu diesen Messungen könnten satellitengestützte Niederschlagsschätzungen (SREs) sein. SREs müssen jedoch validiert werden, da ihre Genauigkeit durch Topografie und Klima beeinflusst werden kann. In dieser Studie soll die räumlich-zeitliche Beziehung zwischen Messgeräten und SREs über dem Einzugsgebiet des Awash-Flusses untersucht werden. Die Climate Hazards Group Infrared Precipitation (CHIRP), CHIRP kombiniert mit Stationsbeobachtungen (CHIRPS) und African Rainfall Climatology Version 2 (ARC2) werden für ausgewählte Normaljahre auf Dekaden- (10-Tage-), Monats- und Jahreszeitskalen anhand von 37 bodengestützten Messungen in verschiedenen Höhenlagen des Einzugsgebiets ausgewertet. Es wird ein Punkt-zu-Gitter-basierter Vergleich mithilfe kontinuierlicher statistischer Validierungstools durchgeführt. Die zeitliche und räumliche Analyse zeigt, dass das Becken eine enorme räumliche Variabilität der Niederschlagsmenge aufweist, die von 190 mm im Tiefland bis 1300 mm pro Jahr im Hochland reicht, mit signifikanter Korrelation. Aus der Gesamtanalyse auf Dekaden-, Monats- und Jahresskala zeigte CHIRPS gefolgt von CHIRP im Vergleich zu ARC2 eine bessere Leistung. Das ARC2-Produkt ist ein schlecht ausgeführtes SRE mit Unterschätzung hoher Niederschlagsmengen. Die Übereinstimmung zwischen den SREs und den bodenbasierten Messungen verbessert sich mit zunehmender Zeitspanne von dekadisch (CHIRPS hat beispielsweise eine Korrelation > 0,77, einen Nash-Sutcliff-Effizienzkoeffizienten (Eff) > 0,59, einen mittleren quadratischen Fehler (RMS) < 22,1 und einen Bias ≤ 1,1) auf monatlich (Korrelation > 0,89, Eff > 0,79, RMSE < 39,0 und Bias ≤ 1,0), aber die Leistung dieser Produkte nimmt ab, wenn sie auf eine jährliche Zeitspanne aggregiert werden (Korrelation > 0,40, Eff > -0,56, RMSE < 161,10). Im Allgemeinen zeigen die SREs auf dekadischer und monatlicher Zeitspanne eine gute Übereinstimmung mit bodenbasierten Messungen in den Hochlandteilen des Beckens, auf einer jährlichen Zeitspanne zeigen jedoch alle Produkte eine bessere Leistung in den Tieflandteilen des Beckens. Diese Studie belegt die Zuverlässigkeit von Satelliten-Niederschlagsschätzungen in Regionen, in denen das räumliche Netzwerk der Messgeräte sehr spärlich und unzugänglich ist.