title: Συμπλήρωση χρονοσειρών με αξιοποίηση δεδομένων επανανάλυσης για τη διερεύνηση αλλαγών της βροχόπτωσης στον Ελλαδικό χώρο
title: Time series completion using reanalysis data for the investigation of precipitation changes in Greece
Creators: name: Ευαγγελου Παναγιωτης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Κύριος σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ανίχνευση τάσεων με σκοπό την διερεύνηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στη βροχόπτωση για την περιοχή της Ελλάδος συμφώνα με το πρωτόκολλο ETCCDI (Expert Team on Climate Detection and Indices). Προηγήθηκε ο έλεγχος, η συμπλήρωση και η επέκταση ελλιπών χρονοσειρών βροχόπτωσης από την εθνική βάση «Υδροσκόπιο» με άμεσο όφελος στη συνέπεια των στατιστικών χαρακτηριστικών τους και κατ’ επέκταση στη χρηστικότητά τους σε πλήθος εφαρμογών. Στα πλαίσια της εργασίας διερευνήθηκε επιπλέον η αποτελεσματικότητα της χρήσης πλεγματικών δεδομένων στη συνέπεια συμπλήρωσης βροχομετρικών παρατηρήσεων ημερήσιας χρονικής διακριτοποίησης. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν πλεγματικά δεδομένα από τα πλέον σύγχρονα σύνολα δεδομένων υψηλής χωρικής διακριτοποίησης (ERA5-Land, CERRA, E-OBS και CHELSA). Στατιστικοί δείκτες του κλάδου της υδρολογίας (NSE, KGE) καθώς και άλλοι, χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της συνέπειας του εκάστοτε συνόλου πλεγματικών δεδομένων αλλά και στην αξιολόγηση του αποτελέσματος της συμπλήρωσης.
Μέσω πειράματος ψευδο-ελλιπών χρονοσειρών διαπιστώθηκε πως η χρήση πλεγματικών δεδομένων βελτιώνει τη συνέπεια της συμπλήρωσης καθιστώντας την περεταίρω αξιόπιστη. Η νέα μέθοδος συμπλήρωσης εφαρμόσθηκε σε δώδεκα (12) αντιπροσωπευτικούς σταθμούς ανά τα διάφορα υδατικά διαμερίσματα του Ελλαδικού χώρου με χρήση δεδομένων από γειτονικούς σταθμούς και του συνόλου δεδομένων επανανάλυσης CERRA το οποίο κρίθηκε ως πιο αποτελεσματικό. Στη συνέχεια τα δεδομένα των συμπληρωμένων σταθμών μαζί με δεδομένα από επιπλέον 50 σταθμούς ανά την Ελληνική επικράτεια χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή αντιπροσωπευτικών στατιστικών δεικτών σχετικά με την τάση των χαρακτηριστικών της βροχόπτωσης κατά το πρόσφατο παρελθόν, συμφώνα με το πρωτόκολλο ETCCDI. Η συνδυαστική εικόνα που αποτυπώθηκε μέσω της μελέτης της τάσης για τον κάθε δείκτη ξεχωριστά είναι πως κατά μέσο όρο οι πλείστες περιοχές παρουσιάζουν πτωτική τάση βροχόπτωσης ωστόσο, υπάρχουν και περιοχές όπου παρατηρήθηκε αυξητική τάση και αφορούν κυρίως τις βορειότερες περιοχές της Ελλάδας. Πιο συγκεκριμένα στατιστικά σημαντικές τάσεις της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης, σε επίπεδο εμπιστοσύνης 90%, ανιχνεύθηκαν για το 25% των σταθμών οι οποίες ισομερίζονται μεταξύ θετικών και αρνητικών.

description: The main objective of the thesis is the detection of trends with the aim of investigating the effects of climate change on precipitation for the region of Greece following the ETCCDI (Expert Team on Climate Detection and Indices) protocol. Prior to this, incomplete precipitation time series from the national database "Hydroscope" were verified, infilled, and extended with direct benefit on the consistency of their statistical characteristics and consequently on their usefulness in a number of applications. In the context of the study, the effectiveness of the use of gridded data on the consistency of infilling daily rainfall observations was further investigated. Gridded data from state-of-the-art high spatial resolution datasets (ERA5-Land, CERRA, E-OBS and CHELSA) were used. Hydrological statistical indicators (NSE, KGE) were used to assess the matching skill of each gridded dataset and to evaluate the added value of the data infilling.
A pseudo-gaps time series experiment, proved that the use of gridded data consistently, although marginally, improves the accuracy of the filling. The new infill method was applied in twelve (12) representative stations across the different water districts of Greece using data from neighbouring stations and the CERRA reanalysis dataset, which was found to be the most efficient. Data from the filled stations together with data from additional 50 stations across the Greek territory were then used to derive representative statistical indicators on the trend of rainfall characteristics in the recent past, in accordance with the ETCCDI protocol. The aggregate pattern obtained through the study of the trend for each individual indicator is that of a decreasing rainfall trend on average for most areas, however, there are also areas where an increasing trend has been observed, mainly in the northernmost regions of Greece. More specifically, statistically significant trends of the average annual rainfall, at 90% confidence level, were detected for 25% of the stations, which are equally divided between positive and negative.