Elaboració de mapes de precipitació a partir d'imatges infraroges de satèl.lit
Authors:   , Tarruella Boixadera Ramón 
Published: September 2023

El present treball analitza l'aplicabilitat de diferents tècniques, originalment ideades per al tractament de xàfecs que fan ús d'imatges IR de satèl·lit per estimar la precipitació amb una finalitat climatològica en la nostra regió.<br/>S'han estudiat les tècniques d'Arkin, NAW i "Autoestimator" al llarg del període entre juliol de 1994 i juny de 1995, amb una temporalització mensual, estacional i anyal. L'àmbit geogràfic ha estat l'estat espanyol exceptuant les illes Canàries i s'ha treballat com un conjunt o dividit en tres zones, nord i nord-oest, litoral mediterrani i centre i sud de la península. En cada cas s'han aplicat les tècniques originals a les imatges METEOSAT corresponents (24 o 48 diàries, depenent de la tècnica), i s'han estudiat i aplicat aquelles modificacions que proporcionaven millors resultats en la regió analitzada.<br/><br/>Les principals conclusions a que s'ha arribat són les següents:<br/><br/>· La utilització de tècniques de determinació de precipitació a partir d'imatges IR de satèl·lit presenta avantatges (extensió territorial i temporal) front tècniques basades en observacions en terra. El fet que la determinació de la precipitació en una imatge IR es faci de manera indirecta, obliga a calibrar aquestes tècniques per a cada zona geogràfica.<br/><br/>Tècnica d'Arkin:<br/>· De les tècniques analitzades la d'Arkin és la més simple i ràpida d'aplicar. Els valors originals de temperatura llindar i intensitat de precipitació no s'adapten a la nostra zona geogràfica. Una temperatura llindar més elevada (255 o 260 K) amb una intensitat de precipitació menor ( 0.5 o 0.4 mm/h) s'adequa més.<br/>· En general la tècnica proporciona pobres correlacions per als mesos d'hivern, sent més altes en els mesos de tardor i estiu.<br/><br/>Tècnica NAW:<br/>· La tècnica NAW original millora lleugerament la correlació respecte la tècnica d'Arkin, però sobreestima fortament la precipitació. Assignacions de precipitació menors que les originals són necessàries per eliminar les sobreestimacions del mètode.<br/>· L'aplicació de discriminants per increment de temperatura no millora les correlacions excepte en el litoral mediterrani.<br/>· Els mesos de tardor i estiu presenten les millors correlacions, i els d'hivern les pitjors.<br/><br/>Tècnica "Autoestimator":<br/>· La tècnica "Autoestimator" no millora, en general els resultats de les tècniques d'Arkin i NAW. L'equació original sobreestima la precipitació en gairebé tots els mesos. Les modificacions introduïdes en l'equació original milloren les correlacions disminuint les sobreestimacions del mètode. Cal una calibració de la tècnica per a cada zona concreta i per a cada estació particular si es vol que la tècnica presenti estimacions fiables de la precipitació.<br/><br/><br/>Comparació de les tres tècniques:<br/>· Les tres tècniques tenen moltes dificultats en separar els núvols que aporten precipitació d'aquells que no en porten. Aquest fet pot explicar les baixes correlacions en mesos amb poca precipitació però en què les imatges mostren la presència abundant de núvols.<br/>· En el conjunt de l'any la tècnica NAW té la correlació més alta seguida de molt a prop per la d'Arkin. NAW és la que sobreestima més i Arkin la que menys. Per mesos Arkin sembla seguir millor les variacions, estimant correctament la precipitació en els mesos de tardor. La tècnica "Autoestimator" sembla reflectir millor la precipitació per episodis concrets.<br/>· Les estimacions de totes les tècniques millorarien si es tingués en compte la quantitat de vapor d'aigua present en l'atmosfera.

The aim of this work is to analyse the ability of different techniques, based on infrared satellite images and used in the study of heavy rainfall, to estimate the rainfall in our area for climatic purposes. <br/>The Arkin, NAW and Autoestimator techniques are applied during the period July 1994-June 1995, using different temporal steps (month, seasonal and annual). The studies have been applied to Spain, excluding Canary Islands. This area was divided in three sub-areas: north and north-west, Mediterranean coast, and centre and south of the peninsula. The three areas were processed together or individually. The original techniques were applied to the METEOSAT images (24 or 48 per day). We studied different improvements of the techniques and applied systematically the best for our climatic area. <br/><br/>The main conclusions achieved are:<br/><br/>· The use of techniques to determine the rainfall using IR satellite images is the more suitable than techniques based on land observations. These methods must be calibrated for every geographic area because the rainfall determination using the IR images is an indirect method.<br/><br/>Arkin technique:<br/>· The Arkin the simplest and easiest technique to be applied. The original values of threshold temperature and rainrate are not suitable to the geographic area studied. A higher threshold temperature (255 o 260 K) joined to a smaller rainrate (0.5-0.4 mm/h) fit better results.<br/>· Generally, the technique gives poor correlation for the winter months, and higher correlation for the autumn and summer months.<br/><br/>NAW technique:<br/>· The original NAW technique gives a little better correlation than the Arkin technique, but NAW shows some important rainfall overestimates. To remove the overestimates of the method lower rainrates than the original ones must be set.<br/>· Empirical discriminations based on temperature difference into a cloud don't improve the correlation except for the Mediterranean area.<br/>· Autumn and summer months show the best correlations, and the winter ones the worst.<br/><br/>Autoestimator technique:<br/>· In general, the Autoestimator technique doesn't improve the Arkin and NAW results. The original equation overestimates almost months. The modifications included give better correlations, decreasing the overestimates of the method.<br/>· For every single area and station the techniques must be calibrated if reliable rainfall estimates are desirable.<br/><br/>Comparison of the techniques:<br/>· All techniques used have a lot of difficulties to discriminate the clouds that give or don't give rainfall. This could be the reason for the low correlations for months with low rainfall but IR images that shows a lot of clouds.<br/>· For the whole year NAW technique has the best correlation, similar to Arkin method. NAW gives the most overestimates and Arkin shows the lowest overestimates. Arkin defines better the variations by months, fitting the rainfall properly for the autumn months. The Autoestimator technique shows better results for particular episode. <br/>· The estimates for all methods will improve if the water vapour present in the atmosphere is taken into account.