Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Open

Applicability of Utilizing Remote Sensing Rainfall Products Data in Arid and Semi-Arid Poorly Gauged Catchments: Study of Wadi Ghoweiba Watershed, Egypt

Creators

  • 1. Assiut University
  • 2. Thamar University

Description

Abstract Due to the scarcity of established rain gauge stations, obtaining continuous time series daily rainfall observation data is a major challenge. The availability of these data is very essential to conduct hydrological studies and predicting flood events. Nowadays, several satellites could be used to provide such data. This study aims to investigate the appropriate remote sensing (RS) rainfall product and use its data to develop frequency analysis and intensity–duration–frequency curve (IDF curve) at 5-, 10-, 25-, 50-, 100-, and 200-year return periods in the study area. The evaluation of the PERSIANN family products (PERSIANN, PERSIANN-CCS, PERSIANN-CDR, and PDIR-Now) with NASA-POWER datasets compared to the available annual maximum of daily observation rainfall in Suez Rain Gauge (SRG) station as a reference was conducted. The results show that the PERSIANN-CDR product is the appropriate satellite-based rainfall dataset product based on the outcomes of the comparison criteria (RMSE, Bias, CC, and R 2 error measures) of rainfall characteristics analysis and Chi-squared test of distributions. The frequency analysis results confirmed that the values of about 30.3–38.6 and 40–53.3 mm/day corresponding to the biggest flood reported in 1965 and 2020 in SRG station and PERSIANN-CDR product have a return period of 50–100 years, classifying it as an extreme event in Wadi Ghoweiba. These findings would considerably benefit decision-makers in estimating flood risks and planning the appropriate structure protections in the Wadi Ghoweiba Watershed.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة نظرًا لندرة محطات قياس الأمطار القائمة، فإن الحصول على بيانات مراقبة هطول الأمطار اليومية ذات السلاسل الزمنية المستمرة يمثل تحديًا كبيرًا. توافر هذه البيانات ضروري جدا لإجراء الدراسات الهيدرولوجية والتنبؤ بأحداث الفيضانات. في الوقت الحاضر، يمكن استخدام العديد من الأقمار الصناعية لتوفير مثل هذه البيانات. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في منتج هطول الأمطار المناسب للاستشعار عن بعد (RS) واستخدام بياناته لتطوير تحليل التردد ومنحنى الشدة والمدة والتردد (منحنى IDF) عند فترات عودة 5 و 10 و 25 و 50 و 100 و 200 سنة في منطقة الدراسة. تم إجراء تقييم لمنتجات عائلة بيرسيان (بيرسيان، بيرسيان- سي سي إس، بيرسيان- سي دي آر، و PDIR - Now) مع مجموعات بيانات ناسا- باور مقارنة بالحد الأقصى السنوي المتاح لهطول الأمطار اليومي في محطة قياس المطر في السويس (SRG) كمرجع. تظهر النتائج أن منتج PERSIANN - CDR هو منتج مجموعة بيانات هطول الأمطار المناسب القائم على الأقمار الصناعية بناءً على نتائج معايير المقارنة (مقاييس الخطأ RMSE و BIAS و CC و R 2) لتحليل خصائص هطول الأمطار واختبار Chi - squared للتوزيعات. أكدت نتائج تحليل الترددات أن قيم حوالي 30.3-38.6 و 40-53.3 ملم/يوم المقابلة لأكبر فيضان تم الإبلاغ عنه في عامي 1965 و 2020 في محطة SRG ومنتج PERSIANN - CDR لها فترة عودة تتراوح بين 50 و 100 عام، مما يصنفها على أنها حدث متطرف في وادي الغويبة. من شأن هذه النتائج أن تفيد صانعي القرار بشكل كبير في تقدير مخاطر الفيضانات والتخطيط لحماية الهياكل المناسبة في حوض التجميع المائي لوادي الغويبة.

Translated Description (French)

Résumé En raison de la rareté des stations pluviométriques établies, l'obtention de données quotidiennes d'observation des précipitations par séries chronologiques continues est un défi majeur. La disponibilité de ces données est très essentielle pour mener des études hydrologiques et prévoir les inondations. De nos jours, plusieurs satellites pourraient être utilisés pour fournir de telles données. Cette étude vise à étudier le produit pluviométrique approprié de la télédétection (RS) et à utiliser ses données pour développer une analyse de fréquence et une courbe intensité-durée-fréquence (courbe IDF) à des périodes de retour de 5, 10, 25, 50, 100 et 200 ans dans la zone d'étude. L'évaluation des produits de la famille PERSIANN (PERSIANN, PERSIANN-CCS, PERSIANN-CDR et PDIR-Now) avec des ensembles de données NASA-POWER par rapport au maximum annuel disponible de précipitations d'observation quotidiennes dans la station de pluviométrie de Suez (SRG) comme référence a été menée. Les résultats montrent que le produit PERSIANN-CDR est le produit de données pluviométriques par satellite approprié basé sur les résultats des critères de comparaison (mesures d'erreur RMSE, Bias, CC et R2) de l'analyse des caractéristiques pluviométriques et du test de distribution au carré du Chi. Les résultats de l'analyse de fréquence ont confirmé que les valeurs d'environ 30,3-38,6 et 40-53,3 mm/jour correspondant à la plus grande inondation signalée en 1965 et 2020 dans la station SRG et le produit PERSIANN-CDR ont une période de retour de 50–100 ans, le classant comme un événement extrême dans Wadi Ghoweiba. Ces résultats bénéficieraient considérablement aux décideurs dans l'estimation des risques d'inondation et la planification des protections de structure appropriées dans le bassin versant de Wadi Ghoweiba.

Translated Description (Spanish)

Resumen Debido a la escasez de estaciones de pluviómetro establecidas, la obtención de datos de observación de precipitaciones diarias de series temporales continuas es un desafío importante. La disponibilidad de estos datos es muy esencial para realizar estudios hidrológicos y predecir eventos de inundación. Hoy en día, se podrían utilizar varios satélites para proporcionar dichos datos. Este estudio tiene como objetivo investigar el producto de lluvia de teledetección (RS) apropiado y utilizar sus datos para desarrollar un análisis de frecuencia y una curva de intensidad-duración-frecuencia (curva IDF) en períodos de retorno de 5, 10, 25, 50, 100 y 200 años en el área de estudio. Se realizó la evaluación de los productos de la familia PERSIANN (PERSIANN, PERSIANN-CCS, PERSIANN-CDR y PDIR-Now) con conjuntos de datos NASA-POWER en comparación con el máximo anual disponible de precipitación diaria observada en la estación Suez Rain Gauge (SRG) como referencia. Los resultados muestran que el producto PERSIANN-CDR es el producto de conjunto de datos de precipitación satelital apropiado basado en los resultados de los criterios de comparación (medidas de error RMSE, Sesgo, CC y R 2) del análisis de características de precipitación y la prueba de Chi-cuadrado de distribuciones. Los resultados del análisis de frecuencia confirmaron que los valores de aproximadamente 30.3-38.6 y 40-53.3 mm/día correspondientes a la mayor inundación reportada en 1965 y 2020 en la estación SRG y el producto PERSIANN-CDR tienen un período de retorno de 50–100 años, clasificándolo como un evento extremo en Wadi Ghoweiba. Estos hallazgos beneficiarían considerablemente a los responsables de la toma de decisiones en la estimación de los riesgos de inundación y la planificación de las protecciones estructurales apropiadas en la cuenca hidrográfica de Wadi Ghoweiba.

Files

s12524-023-01801-1.pdf.pdf

Files (2.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9e340b937ff43503fc12bb5ac9c2566e
2.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
قابلية تطبيق بيانات منتجات الاستشعار عن بعد لهطول الأمطار في مستجمعات المياه القاحلة وشبه القاحلة سيئة القياس: دراسة مستجمعات مياه وادي الغويبة، مصر
Translated title (French)
Applicabilité de l'utilisation des données de produits pluviométriques de télédétection dans les bassins versants arides et semi-arides mal jaugés : étude du bassin versant de l'oued Ghoweiba, Égypte
Translated title (Spanish)
Aplicabilidad de la utilización de datos de productos de lluvia de teledetección en cuencas áridas y semiáridas mal calibradas: estudio de la cuenca hidrográfica de Wadi Ghoweiba, Egipto

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391508881
DOI
10.1007/s12524-023-01801-1

Is supplement to
https://openalex.org/W1974344527 (Other)
https://openalex.org/W2382634454 (Other)
https://openalex.org/W2487642795 (Other)
https://openalex.org/W2946446837 (Other)
https://openalex.org/W147578455 (Other)
https://openalex.org/W968037969 (Other)
https://openalex.org/W4238822128 (Other)
https://openalex.org/W1998047896 (Other)
https://openalex.org/W46140484 (Other)
https://openalex.org/W3011276842 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Yemen

References

  • https://openalex.org/W224077656
  • https://openalex.org/W1959945168
  • https://openalex.org/W1971054317
  • https://openalex.org/W1986355525
  • https://openalex.org/W1989082348
  • https://openalex.org/W1990736903
  • https://openalex.org/W2010441009
  • https://openalex.org/W2065832530
  • https://openalex.org/W2094653192
  • https://openalex.org/W2097943901
  • https://openalex.org/W2102327672
  • https://openalex.org/W2104322269
  • https://openalex.org/W2140737366
  • https://openalex.org/W2172310679
  • https://openalex.org/W2172609192
  • https://openalex.org/W2175700970
  • https://openalex.org/W2419546494
  • https://openalex.org/W2470898428
  • https://openalex.org/W2501652791
  • https://openalex.org/W2546775834
  • https://openalex.org/W2624397964
  • https://openalex.org/W2726671183
  • https://openalex.org/W2760351748
  • https://openalex.org/W2797707900
  • https://openalex.org/W2885207853
  • https://openalex.org/W2889611038
  • https://openalex.org/W2891486263
  • https://openalex.org/W2911001330
  • https://openalex.org/W2923717664
  • https://openalex.org/W2965493622
  • https://openalex.org/W2966663121
  • https://openalex.org/W3024975910
  • https://openalex.org/W3025637297
  • https://openalex.org/W3047292562
  • https://openalex.org/W3146621943
  • https://openalex.org/W4210244528
  • https://openalex.org/W4289203925