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Abstract
Due to the inherent indirect nature of radar-rainfall measurements, hydrologists have been interested in understanding the characteristics of radar-rainfall estimation errors and how they propagate through hydrological simulations. This study implements an observation-based empirical approach to analyse different characteristics of the total radar-rainfall estimation error such as overall and conditional bias, random error and spatio-temporal dependence. The implications of the radar error characteristics for streamflow simulations and the estimation of their uncertainty are examined using a physically-based distributed rainfall—runoff model. An empirical error model is used to generate several realizations of probable surface rainfall fields that reflect the identified characteristics of the radar error. These realizations are used to generate ensemble of streamflow predictions. The main conclusions are that: (a) radar errors have complex spatio-temporal characteristics that exhibit significant sampling and natural variations; (b) adjustment of overall and conditional radar biases results in the most significant improvements in runoff predictions; (c) radar random errors have non-negligible correlations both in time and space; and (d) the simulated runoff hydrographs are sensitive to the assumed degree of correlation in the radar errors fields. This study is an initial step toward developing more rigorous approaches for accounting for the effects of radar error on hydrological predictions.
Résumé
Du fait de la nature indirecte inhérente aux observations pluviométriques par radar, les hydrologues s'efforcent de comprendre les caractéristiques des erreurs des estimations pluviométriques basées sur les observations radar, et la manière dont ces erreurs se propagent dans les simulations hydrologiques. La présente étude applique une approche empirique fondée sur les observations pour analyser différentes caractéristiques de l'erreur totale, telles que les biais systématique et conditionnel, l'erreur aléatoire, et la dépendance spatiotemporelle. Les implications des caractéristiques des erreurs d'observation radar pour les simulations d'écoulement et pour l'estimation de leurs incertitudes sont examinées à l'aide d'un modèle pluie—débit distribué à bases physiques. Un modèle empirique de génération d'erreurs est utilisé pour produire plusieurs champs de précipitation probables qui reflètent les caractéristiques identifiées pour les erreurs du radar. Ces réalisations sont utilisées pour générer un ensemble de prévisions d'écoulement. Les principales conclusions sont: (a) les erreurs des observations radar ont des caractéristiques spatio-temporelles complexes qui présentent une répartition significative et des variations naturelles; (b) l'ajustement des biais systématique et conditionnel permet d'obtenir les améliorations les plus significatives dans la prévision des écoulements; (c) les erreurs aléatoires des observations radar sont corrélées de manière non négligeable dans le temps et l'espace; (d) les hydrogrammes simulés sont sensibles au degré de corrélation supposé des champs d'erreurs du radar. Cette étude est un premier pas vers le développement d'approches plus rigoureuses pour prendre en compte les effets des erreurs d'observation radar sur les prévisions hydrologiques.
