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Multiresolution evaluation of precipitation forecasts over the European Alps

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Abstract:

This paper evaluates precipitation forecasts by the operational limited area model ALADIN (grid spacing 10 km) in the region of the European Alps. The observational reference is a daily high-resolution rain-gauge analysis (grid spacing about 25 km) available for the Mesoscale Alpine Programme Special Observation Period (MAP SOP,Sept. 7 to Nov. 15, 1999). The daily analysis is disaggregated in time using data from hourly reporting rain stations. Accordingly, the evaluation is performed for hourly, daily, and SOP mean precipitation fields and at grid scales of 25, 50, and 100 km, since skill of both the ALADIN forecasts as well as the analysis increases with scale. Applying standard continuous statistics for comparisons of means, variances, and patterns the results are: ALADIN and analysis converge with increasing scale of comparison (e.g., at 25 km and hourly resolution ALADIN explains 14% of the spatial field variance and 79% at 100 km at the SOP mean, the global means are not separable), but surprisingly the ALADIN performance of hourly and daily grid box time series are comparable, and forecasts of time series are generally better than of spatial fields (e.g., daily ALADIN forecasts overestimates spatial field variance by almost 50 %, but grid box time variance by only about 10%). The smaller spatial skill of ALADIN is attributed to a spatial bias pattern.

German
Diese Arbeit evaluiert Niederschlagsprognosen des Ausschnittsmodells ALADIN (Gitterpunktsabstand 10 km) im Bereich der europäischen Alpen. Als Beobachtungsreferenz dienen tägliche, hochauflösende Niederschlagsanalysen (Gitterpunktsabstand 25 km), die für die "Special Observation Period" des "Mesoscale Alpine Programme" (MAP SOP, 7. September bis 15. November 1999) vorliegen. Diese täglichen Niederschlagsanalysen werden mit Hilfe stündlicher Niederschlagsdaten zeitlich disaggregiert. Entsprechend wird die Evaluation für stündliche, tägliche und SOP gemittelte Niederschlagsfelder bei Gitterpunktsabständen von 25, 50 und 100 km durchgeführt, da sowohl die Qualität des Modells als auch die der Referenzanalyse durch Aggregierung verbessert wird. Die Anwendung kontinuierlicher statistischer Maßzahlen zum Vergleich von Mitteln, Varianzen und Mustern ergibt folgende Ergebnisse: ALADIN und Analyse werden mit zunehmender räumlicher Skala ähnlicher (z.B. ALADIN erklärt bei 25 km und stündlicher Auflösung 14% der räumlichen Feldvarianz, bei 100 km im SOP Mittel aber 79%; die globalen Mittelwerte sind statistisch nicht trennbar). Die Genauigkeit der täglichen und stündlichen Gitterpunktszeitreihen ist jedoch sehr ähnlich. Zeitserien sind im allgemeinen besser vorhergesagt als räumliche Muster (z.B. überschätzen tägliche Niederschlagsvorhersagen fast 50% der räumlichen Varianz, jedoch nur etwa 10% der zeitlichen Gitterpunktsvarianz). Das schlechtere räumliche Modellverhalten wird einem systematischen Fehler in den räumlichen Mustern zugeschrieben.

Keywords:

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2004/0013-0055

Publication date: February 1, 2004

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schweiz/mz/2004/00000013/00000001/art00009
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