Zastosowanie metody bootstrap do obszarowej analizy częstości opadów maksymalnych

Wyznaczanie charakterystyk opadowych, szczególnie częstotliwości występowania opadów maksymalnych na danym obszarze, jest kluczowe dla zarządzania ryzykiem pogodowym, projektowania infrastruktury wodno-kanalizacyjnej, zarządzania zasobami wodnymi oraz planowania adaptacyjnego w obliczu zmieniających się warunków klimatycznych. W pracy przedstawiono zastosowanie metody bootstrap do wyznaczania i analizy częstości występowania maksymalnych sum opadów o określonym czasie trwania na wybranym obszarze (I-D-F-A: Intensity- Duration - Frequency - Area). Podstawą metody jest estymacja parametrów rozkładu I-D-F-A w dowolnym punkcie siatki obliczeniowej na podstawie syntetycznych ciągów opadowych uzyskanych w procedurze losowania bootstrapowego. Metoda ta umożliwia wykorzystanie danych obserwacyjnych pochodzących z różnych punktów i okresów pomiarowych. W ramach pracy badano wpływ rozszerzenia zbioru danych obserwacyjnych użytych do estymacji rozkładów I-D-F-A o dane pochodzące z dodatkowych stacji opadowych z innego okresu pomiarowego. Implementację i walidację metody przeprowadzono dla zlewni górnej i środkowej Odry, ze szczególnym uwzględnieniem dwóch zlewni testowych: Kwisy i Nysy Kłodzkiej. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość znacznej poprawy analizy częstotliwości i oceny obszarowej występowania ekstremalnych zdarzeń opadowych dzięki pozyskiwaniu dodatkowych danych obserwacyjnych, w tym również z niepełnych serii pomiarowych.

---

Determination of precipitation characteristics, in particular the frequency of maximum precipitation in a given area, is of key importance in weather risk management, water and sewage infrastructure design, water resources management and adaptive planning in view of the changing climate conditions. The article presents the application of the bootstrap method in determination and analysis of the rainfall intensity, duration and frequency in a given area (I-D-F-A: Intensity - Duration - Frequency - Area). This method uses estimation of the I-D-F-A distribution parameters in any point of the computational grid based on synthetic precipitation strings obtained with the bootstrapping draw procedure. This method allows for the use of observational data originating from different measurement points and periods. The article analyses the impact of enlarging the observational data set used for estimation of the I-D-F-A distributions with data deriving from supplementary rainfall stations in a different measurement period. The implementation and validation of the method was carried out for the upper and middle Oder River basin, with particular consideration of two test basins: Kwisa and Nysa Kłodzka Rivers. The obtained results indicate the possibility of significant improvement of the frequency analysis and extreme rainfall events areal assessment owing to acquisition of additional observational data, including from incomplete measurement series.