short range precipitation forecasts evaluation of wrf model over iran

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