Assessment of high level cloudiness from visual observations and satellite data (example of Poland)

Two types of data concerning high level cloud cover were used. These were traditional data from visual observation and satellite (lidar) data.The aim of the work is to assess the accuracy of high floor cloud detection by visual method in relation to satellite data. The assumption was made that the data from satellite missions are reference data. The research presented in the paper allows us to answer the question: how effective is the ground observer in detecting high level clouds?Data taken for analysis cover the years 2006-2017 and refer to selected 56 synoptic stations on the territory of Poland. Traditional data is obtained from open archives of IMGW-PIB. Satellite data comes from the CALIPSO mission. The database includes 12979 connected visual and satellite observations.In order to assess this accuracy, the calculated indicators were used: probability of detection (Pd), probability of false alarm (Pfa) and overall accuracy (ACC). If the lower clouds do not cover the high level, the observer correctly recognizes 77%-93% of high clouds. However, if there is partial coverage of the sky with medium or low clouds, the observer can not see even 2/3 of high clouds. The possibilities of detecting the high level clouds depend on the presence of lower clouds, the time of day and the distance between clouds and the synoptic station.

W pracy wykorzystano dwa rodzaje danych dotyczących zachmurzenia piętra wysokiego. Były to dane tradycyjne, pochodzące z wizualnej obserwacji oraz dane satelitarne, lidarowe. Celem pracy jest ocena dokładności detekcji chmur piętra wysokiego metodą wizualną względem danych satelitarnych. W analizie przyjęto założenie, że dane z misji satelitarnych są danymi referencyjnymi. Badania przedstawione w pracy pozwalają odpowiedzieć więc na pytanie: z jaką skutecznością obserwator naziemny wykrywa chmury piętra wysokiego?Dane obejmują lata 2006-2017 i odnoszą się do wybranych 56 stacji synoptycznych na terytorium Polski. Dane tradycyjne pozyskane są z otwartych archiwów IMGW-PIB, dane satelitarne z misji CALIPSO. Baza danych obejmuje 12979 połączonych obserwacji naziemnych i satelitarnych.W celu oceny owej dokładności posiłkowano się obliczonymi wskaźnikami: prawdopodobieństwem detekcji (Pd), prawdopodobieństwem fałszywego alarmu (Pfa) i dokładnością ogólną (ACC). W przypadku braku chmur niższych zasłaniających piętro wysokie, obserwator poprawnie rozpoznaje 77%-93% przypadków występowania chmur wysokich. Jednak jeżeli występuje częściowe pokrycie nieba chmurami średnimi lub niskimi obserwator nie widzi aż 2/3 chmur wysokich. Możliwości detekcji piętra wysokiego zależą od obecności chmur niższych, pory dnia i odległości chmur wysokich od stacji synoptycznej.