Comparative Test of Several Rainfall Estimation Methods Using Himawari-8 Data

Abstract

Abstract. Indonesian society needs information on potential hydrometeorological disasters, therefore the development of rainfall estimation methods becomes an important research activities to support disaster risk reduction. Central Kalimantan were selected as research location for comparative test of rainfall estimation methods based on Himawari-8 IR1 (11µm) data, because it has area with cloud cover fairly intensive throughout the year. Some rainfall estimation methods tested in this research are AE, CST, CSTM, IMSRA. Non Linear Relation, and Non Linear Inversion. Each of these methods tends to have a weakness in the value of accuracy, so this research aims to determine the most accurate method to be applied in Palangkaraya (27 meters above sea level) city and Muratewe (60 meters above sea level) district in Central Kalimantan. The experiment was conducted during the period of highest rainfall in January and February 2016 by converting the temperature data cloud tops (IR1) into a precipitation with AE, CST, CSTM, IMSRA, Non Linear Relation and Non Linear Inversion method. Based on the results of quantitative analysis, it was known that IMSRA was the best method which can be applied in rainfall estimation in Muarateweh's and Palangka Raya's winter period. The Accuracy of all estimation methods decreased when it was applied in Palangka Raya at afternoon and in Muarateweh at night until early morning. The estimation method with the lowest score was the AE with an average MSE value > 90 and the best estimation method was IMSRA with MSE value <12.

Ứng dụng số liệu ảnh mây vệ tinh Himawari trong dự báo và cảnh báo mưa dông cho khu vực Đồng bằng sông Cửu Long

“…Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu phân tích, ứng dụng dữ liệu vệ tinh Himawari-8 đã được thực hiện, điển hình là các nghiên cứu: (1) [1] đã nghiên cứu, ứng dụng thuật toán mặt nạ mây (Cloud Mask Product) để đưa ra các sản phẩm pha, loại và độ cao đỉnh mây; (2) Trung tâm Vệ tinh Khí tượng (MSC) thuộc Cơ quan Khí tượng Nhật Bản (JMA) đã phát triển và cung cấp một sản phẩm có tên là HCAI (High-resolution Cloud Analysis Information), bao gồm năm yếu tố: mặt nạ mây, mặt nạ băng tuyết, loại mây, độ cao đỉnh mây và thông tin kiểm soát chất lượng [2]; (3) Năm 2016, [3] đã giới thiệu tài liệu trình bày các thuật toán cơ bản trong việc xây dựng sản phẩm xác định độ cao đỉnh mây, độ bao phủ mây, dạng/lọai mây, thử nghiệm cho ra kết quả tính toán nhiệt độ đỉnh mây, độ cao đỉnh mây, độ che phủ mây, loại mây với kết quả tốt; (4) sản phẩm mưa vệ tinh GSMaP (Global Satellite Mapping Precipitation) được cơ quan Nghiên cứu Vũ trụ Nhật Bản (JAXA-Japan Aerospace Exploration Agency) phát triển, cung cấp một sản phẩm mưa toàn cầu với độ phân giải cao theo không gian và theo thời gian [4]; (5) [5] đã nghiên cứu để thử nghiệm so sánh các phương pháp ước tính lượng mưa dựa trên dữ liệu Himawari-8, một số phương pháp ước tính lượng mưa được thử nghiệm trong nghiên cứu này là AE, CST, CSTM, IMSRA. Nonlinear Relation và Nonlinear Inversion, dựa trên kết quả phân tích định lượng, người ta biết rằng IMSRA là phương pháp tốt nhất có thể được áp dụng để ước tính lượng mưa trong thời kỳ mùa đông của Muarateweh và Palangka Raya (Indonesia); (6) Trong hội thảo về dự báo tức thời ổ dông đối lưu, Dixon [6] đã giới thiệu phương pháp xác định các ổ mây dông và phương pháp ngoại suy hướng và tốc độ di chuyển của chúng, được sử dụng cho các nước như: Hoa Kì, Mexico, Đài Loan, Brazil, Úc… Trong nước, có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý dữ liệu vệ tinh điển hình như: (1) Năm 2018 [7] Với đặc điểm địa lý và khí hậu, trên khu vực ĐBSC mưa-dông chủ yếu là do hệ thống mây đối lưu gây ra, nên nghiên cứu này sẽ tập chung giới thiệu phương pháp và công cụ xử lý dữ liệu vệ tinh Himawari-8 để tạo ra các sản phẩm phân loại mây, ước lượng lượng mưa, tính toán sự di chuyển của các khối mây đối lưu, từ đó đưa ra các dự báo, cảnh báo mưa-dông kịp thời và hiệu quả cho các khu vực thuộc ĐBSCL.…”

A Comparison of Rainfall Estimation Using Himawari-8 Satellite Data in Different Indonesian Topographies

“…Several studies using the Himawari-8 satellite have also been conducted to estimate rainfall in various areas. For example, Rani, et al (2016) Alfuadi (2016) in Palangkaraya; and the non-linear relation method with non-linear inversion were used by Alfuadi and Wandala (2016) in Muara Teweh and Palangkaraya. However, some of these studies only focus on one region topography.…”