A spatial disaggregation procedure for precipitation

Abstract

A disaggregation procedure is presented to render forecast values of precipitation from an atmospheric model with spatial resolution of 11 x 11 km suitable as input for a distributed hydrological model with spatial resolution of 1.1 x 1.1 km. Statistical and morphological properties of the input field, such as spatial mean, variance, correlation structure and intermittency, are respected in the disaggregated field. The adopted approach is a combination of interpolation and simulation. The four nodal points of the atmospheric model grid cell are used both for determining the parameters of the exponential distribution for simulating precipitation values, and in a simple interpolation procedure to determine the spatial location of the precipitation values. A shifted distribution with two parameters is used in the case of full coverage of the grid cell, and a one-parameter distribution with a theoretically derived intermittency parameter is used if intermittency is present. The results are promising with respect to the statistical and morphological properties of the disaggregated field. Résumé Une méthode de désagrégation pour la prédiction des valeurs de précipitation est présentée. La méthode repose sur un modèle atmosphérique de résolution spatiale 11x11 km, dont les résultats peuvent être utilisés comme données d'entrée pour un modèle hydrologique distribué de résolution spatiale 1.1 x 1.1 km. Les propriétés statistiques et morphologiques du champ de données, comme la moyenne, la variance, la structure de corrélation et l'intermittence spatiale, sont respectées dans le champ de désagrégation. L'approche adoptée est une combinaison d'interpolation et de simulation. Les quatre points nodaux des cellules du réseau du modèle atmosphérique sont utilisés à la fois pour la détermination des paramètres de la distribution exponentielle dans le cadre de la simulation des valeurs de précipitation, et pour une simple procédure d'interpolation pour déterminer la localisation spatiale des valeurs de précipitation. Une distribution à deux paramètres (dont un paramètre de localisation) est utilisée dans le cas où le réseau de cellules est complètement couvert, et une distribution à un paramètre, avec un paramètre d'intermittence théorique, est utilisée si l'intermittence est présente. Les résultats sont encourageants par rapport aux propriétés statistiques et morphologiques du champ désagrégé.