the prediction skill of tt, l and k instability indices derived from modis images: the case study of urmia station

[ ' i n t r o d u c t i o n r n p r e d i c t i o n o f t h u n d e r s t o r m i s o n e o f t h e m o s t d i f f i c u l t i s s u e s i n w e a t h e r f o r e c a s t i n g . d e e p c o n v e c t i v e c l o u d s d e v e l o p a t s m a l l s p a t i a l a n d t e m p o r a l d i m e n s i o n s a b o u t 1 ' , ' 1 0 k m a n d 1 ' , ' 1 2 h . v a r i o u s t h e r m o d y n a m i c p a r a m e t e r s h a v e b e e n d i s c o v e r e d o v e r t h e p a s t 4 0 y e a r s ' , ' a c c o r d i n g t o d a t a o b t a i n e d b y r a d i o s o u n d s . t h e c a p a b i l i t y o f t h e s e i n d i c e s i n f o r e c a s t i n g i n s t a b i l i t y v a r i e s o v e r t i m e a n d l o c a t i o n . t h e p e r f o r m a n c e o f i n s t a b i l i t y i n d i c e s o b t a i n e d f r o m r a d i o s o u n d t o p r e d i c t t h u n d e r s t o r m h a v e b e e n e x a m i n e d . b y s c h u l t z ( 1 9 8 9 ) ' , ' l e e a n d p a s s n e r ( 1 9 9 3 ) ' , ' h u n t r i e s e r e t a l . ( 1 9 9 6 ) . h a k l a n d e r a n d v a n d e l d e n ( 2 0 0 3 ) h a v e a l s o s t u d i e s t h e a c c u r a c y o f 3 2 i n s t a b i l i t y i n d i c e s i n t h e n e t h e r l a n d s . t h e y p r o v i d e d e s t i m a t i o n s f o r t h e o p t i m a l t h r e s h o l d s a n d r e l a t i v e f o r e c a s t s k i l l s o f a l l t h e s e t h u n d e r s t o r m p r e d i c t o r s e m p l o y i n g s k i l l s c o r e p a r a m e t e r s s u c h a s t r u e s k i l l s t a t i s t i c ( t s s ) a n d h e i d k e s k i l l s c o r e ( h s s ) . w h e n c o m p a r i n g f o r e c a s t s k i l l s i n a d i c h o t o m o u s f o r e c a s t i n g s c h e m e ' , ' t h e l o w e s t 1 0 0 h p a l i f t e d i n d e x s c o r e s t h e b e s t ' , ' a l t h o u g h o t h e r v e r s i o n s o f t h e l i f t e d i n d e x h a v e r e l a t i v e l y g o o d p e r f o r m a n c e ( h a k l a n d e r a n d v a n d e l d e n ' , 2 0 0 3 , ' 2 7 3 ) . k u n z ( 2 0 0 7 ) s t u d i e d t h e p r e c o n v e c t i v e e n v i r o n m e n t o n d a y s w i t h o r d i n a r y ' , ' w i d e s p r e a d ' , ' a n d s e v e r e t h u n d e r s t o r m s i n s o u t h w e s t g e r m a n y . v a r i o u s t h e r m o d y n a m i c a n d k i n e t i c p a r a m e t e r s c a l c u l a t e d f r o m r a d i o s o u n d i n g s a t 1 2 u t c w e r e v e r i f i e d a g a i n s t s u b s e q u e n t t h u n d e r s t o r m o b s e r v a t i o n s d e r i v e d f r o m s y n o p s t a t i o n d a t a ' , ' r a d a r d a t a ' , ' a n d d a m a g e r e p o r t s o f a b u i l d i n g i n s u r a n c e c o m p a n y . f o r t h e o r d i n a r y d e c i s i o n w h e t h e r a t h u n d e r s t o r m d a y w a s e x p e c t e d o r n o t ' , ' t h e b e s t r e s u l t s w e r e o b t a i n e d b y t h e o r i g i n a l l i f t e d i n d e x ' , ' t h e s h o w a l t e r i n d e x ' , ' a n d t h e m o d i f i e d k ' , ' i n d e x ( k u n z ' , 2 0 0 7 , ' 3 2 7 ) . r a s o o l i e t a l . ( 2 0 0 7 ) s t u d i e d t h e c h a n g e s i n t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h u n d e r s t o r m s i n t h e n o r t h w e s t o f i r a n a n d c o n c l u d e d t h a t t h e l i k e l i h o o d o f t h u n d e r s t o r m s p r e c i p i t a t i o n i s h i g h e r i n s p r i n g a n d s u m m e r . t h e r e f o r e ' , ' w e h a v e s e l e c t e d t h e s p r i n g a n d s u m m e r s e a s o n s f o r t h i s s t u d y . d u e t o t h e l o w n u m b e r a n d s p a r s e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f r a d i o s o u n d n e t w o r k a n d t h e h i g h c o s t o f l u n c h i n g ' , ' a p r e d i c t i o n b a s e d o n l y o n r a d i o s o u n d n e t w o r k w i l l s u f f e r f r o m d a t a d e f i c i e n c y . c o n s i d e r i n g t h e f a c t t h a t t h e t e r r a a n d a q u a s a t e l l i t e s c a n c o v e r a v e r y b r o a d a r e a b y p a s s i n g o v e r a r e g i o n ' , ' u s i n g m o d i s s e n s o r d a t a c a n i m p r o v e l a c k o f u p p e r l e v e l s t a t i o n o b s e r v a t i o n s . m o d i s p r o f i l e s h a v e b e e n u s e d a n d v e r i f i e d i n s o m e s t u d i e s . c h r y o u l a k i s e t a l . ( 2 0 0 3 ) u s e d 3 i n s t a b i l i t y i n d i c e s e x t r a c t e d f r o m m o d i s a n d r a d i o s o u n d f o r a s s e s s i n g a t m o s p h e r i c i n s t a b i l i t y a n d h a v e s h o w n t h a t t h e t h r e e s a t e l l i t e d e r i v e d i n s t a b i l i t y i n d i c e s a r e w e l l c o r r e l a t e d w i t h t h o s e d e r i v e d f r o m r a d i o s o u n d . h a l i m i e t a l . ( 2 0 1 1 ) s t u d i e d t h e v e r i f i c a t i o n o f m o d i s t e m p e r a t u r e a n d d e w p o i n t t e m p e r a t u r e p r o f i l e s v e r s u s r a d i o s o n d e ’ s t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a t m e h r a b a d s t a t i o n . i n t h a t s t u d y ' , ' t h e m o d i s t e m p e r a t u r e p r o f i l e s s h o w e d a c c e p t a b l e c o n f o r m i t y w i t h t h e r a d i o s o u n d ’ s t e m p e r a t u r e p r o f i l e s . t h e w h o l e b i a s o f 1 . 9 5 a n d r m s e 2 . 4 1 ° k f o r a b o v e 7 8 0 m b a r l e v e l w e r e o b t a i n e d . j a f a r i ( 2 0 1 2 ) c o m p a r e d 3 i n s t a b i l i t y i n d i c e s t t ' , ' l a n d k o b t a i n e d f r o m m o d i s d e v i c e w i t h r a d i o s o u n d a t t a b r i z s t a t i o n . i t w a s o b s e r v e d t h a t t h e t t ' , ' l a n d k i n d i c e s s h o w g o o d c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t s o f 0 . 5 0 ' , ' 0 . 5 8 a n d 0 . 6 3 i n s p r i n g a n d 0 . 7 7 ' , ' 0 . 7 5 a n d 0 . 7 2 i n s u m m e r ' , ' r e s p e c t i v e l y . r n t h e a i m o f t h i s s t u d y i s t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f i n s t a b i l i t y i n d i c e s d e r i v e d f r o m v e r t i c a l p r o f i l e s o f m o d i s i n p r e d i c t i n g i n s t a b i l i t y a t u r m i a s t a t i o n . r n x a 0 r n x a 0 r n x a 0 r n m e t h o d o l o g y r n t h e i n s t a b i l i t y i n d i c e s o f t t ' , ' l a n d k o b t a i n e d f r o m s a t e l l i t e h a v e b e e n c o m p a r e d w i t h t h e 3 ' , ' h o u r ' , ' d a i l y s y n o p t i c r e p o r t s i n u r m i a s t a t i o n . t h e w o r l d m e t e o r o l o g i c a l o r g a n i z a t i o n h a s d e f i n e d s o m e c o d e s t o d e t e r m i n e t h e c u r r e n t a n d p a s t w e a t h e r c o n d i t i o n s ' , ' m a r k e d b y d o u b l e d i g i t s ( 0 0 ' , ' 9 9 ) . i n t h i s s t u d y ' , ' t h e c o d e s 1 3 ' , 1 4 , 1 5 , 1 7 , 1 8 , 1 9 , 2 5 , 2 6 , 2 7 , ' 2 9 a n d 8 0 ' , ' 9 9 r e l a t e d t o t h u n d e r s t o r m a c t i v i t i e s a r e u s e d . i f a n y o f t h e s e n u m b e r s i s r e c o r d e d a t t h e s t a t i o n ' , ' t h e d a y i s c o n s i d e r e d a t h u n d e r s t o r m d a y . d e t e c t i n g t h e n u m b e r o f t h u n d e r s t o r m d a y s i n s p r i n g a n d s u m m e r 2 0 0 8 f r o m s y n o p t i c s t a t i o n r e p o r t s ' , ' w e s e l e c t e d t h e m o n t h m a y a n d j u l y a s t h e r e p r e s e n t a t i v e s o f s p r i n g a n d s u m m e r . t h e t e r r a a n d a q u a s a t e l l i t e i m a g e s w e r e e x t r a c t e d f r o m l a a d s w e b s i t e d u r i n g t h e s e t w o m o n t h s . t h e m o d i s a t m o s p h e r i c p r o f i l e p r o d u c t ( m o d ' , ' 0 7 ) c o n s i s t s o f s e v e r a l p a r a m e t e r s : t o t a l o z o n e b u r d e n ' , ' a t m o s p h e r i c s t a b i l i t y ' , ' t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e p r o f i l e s ' , ' a n d a t m o s p h e r i c w a t e r v a p o r . a l l o f t h e s e p a r a m e t e r s a r e p r o d u c e d d a y a n d n i g h t f o r l e v e l 2 a t 5 * 5 k m p i x e l r e s o l u t i o n w h e n a t l e a s t 9 f o v s a r e c l o u d f r e e . w i t h w r i t i n g a p r o g r a m i n i d l e n v i r o n m e n t t h e d e s i r e d p i x e l v a l u e s h a v e b e e n e x t r a c t e d f r o m t h e i m a g e s . b y c o m p a r i n g t h e i n s t a b i l i t y i n d i c e s d e r i v e d f r o m m o d i s i m a g e s a n d 3 ' , ' h o u r l y s y n o p t i c r e p o r t i n g ' , ' t h e v a l i d i t y o f t h e s e r e s u l t s i n f o r e c a s t i n g t h e p r o b a b i l i t y o f o c c u r r e n c e o f t h u n d e r s t o r m s a n d w e a t h e r i n s t a b i l i t y w a s a s s e s s e d . r n x a 0 r n r e s u l t s a n d d i s c u s s i o n r n i n t h i s s t u d y u p t o 8 3 i m a g e s a r e s t u d i e d f o r m o n t h m a y ' , ' i n w h i c h 1 4 i m a g e s a r e r e l a t e d t o t h e d a y s t h a t p h e n o m e n o n o f s h o w e r a n d s t o r m w a s r e p o r t e d . f o r m o n t h j u l y w e e x a m i n e d 9 8 i m a g e s i n w h i c h 1 2 i m a g e s w e r e r e l a t e d t o t h e s t o r m y d a y s . e x a m i n i n g t h e t a b l e o f c o n t i n g e n c y t h e h i g h e s t h s s r a t i n g i s f o r l i w i t h t h e s c o r e o f 0 . 3 0 . a f t e r l i ' , ' t t w i t h 0 . 2 4 a n d k w i t h 0 . 2 1 w e r e i n t h e n e x t r a t i n g . t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y f o r t h e h e i s t h s s a r e c o n s i s t e n t w i t h r e s u l t s o f h a k l a n d e r a n d v a n d e l d e n ( 2 0 0 3 ) a n d k u n z ' , ' ( 2 0 0 7 ) . i n t h i s w a y ' , ' t h e p o t e n t i a l o f t h u n d e r s t o r m b a s e d o n i n s t a b i l i t y i n d i c e s a r e m o r e d e p e n d e d o n h i d d e n i n s t a b i l i t y l i k e l a n d t h e n o n p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y a n d a t t h e e n d c o n d i t i o n a l i n s t a b i l i t y . i t c a n b e i n f e r r e d t h a t u s i n g m o d i s i n s t a b i l i t y i n d i c e s c a n b e a g o o d r e p l a c e m e n t o f r a d i s o u n d o b s e r v a t i o n s . r n x a 0 r n x a 0 r n c o n c l u s i o n r n i n c o n c l u s i o n w e h a v e s t u d i e d t h e p o t e n t i a l o f m o d i s a t m o s p h e r i c p r o f i l e s i n p r e d i c t i n g i n s t a b i l i t y o f t h e n o r t h w e s t o f i r a n . b y c o m p a r i n g t h e c o n t i n g e n c y t a b l e s f o r b o t h s p r i n g a n d s u m m e r w e h a v e c o n c l u d e d t h a t t h e b e t t e r r e s u l t s a n d h i g h e r h s s s c o r e s g o e s f o r l ( i n d i c a t e s h i d d e n i n s t a b i l i t y ) i n s t a b i l i t y i n d e x a n d t h e n t t a n d k ( i n d i c a t i n g p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y a n d c o n d i t i o n a l i n s t a b i l i t y ) i n d i c e s . 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