Ανάλυση ενός μεγάλου δείγματος ετήσιας μέγιστης βροχόπτωσης στην Αθήνα και εξαγωγή συμπερασμάτων για τις βροχές σχεδιασμού

D. Koutsoyiannis, and G. Baloutsos, Analysis of a long record of annual maximum rainfall in Athens, Greece, and design rainfall inferences, Natural Hazards, 22 (1), 29–48, doi:10.1023/A:1008001312219, 2000.

[Ανάλυση ενός μεγάλου δείγματος ετήσιας μέγιστης βροχόπτωσης στην Αθήνα και εξαγωγή συμπερασμάτων για τις βροχές σχεδιασμού]

[doc_id=20]

[Αγγλικά]

Από τα αρχεία του μετεωρολογικού σταθμού του Αστεροσκοπείου Αθηνών έγινε η κατάρτιση της χρονοσειράς των ετήσιων μέγιστων ημερήσιων βροχοπτώσεων που καλύπτει την περίοδο 1860-1996, δηλαδή 136 χρόνια. Πρόκειται για τη μεγαλύτερη σε μήκος χρονοσειρά βροχής στην Ελλάδα. Η ανάλυσή της είναι απαραίτητη για την πρόβλεψη των ισχυρών βροχοπτώσεων στην Αθήνα, όπου ήδη βρίσκονται υπό κατασκευή σημαντικά αντιπλημμυρικά έργα. Επιπλέον, η στατιστική ανάλυση αυτού του μεγάλου μήκους δείγματος μπορεί να είναι χρήσιμη στη διερεύνηση γενικότερων θεμάτων, όπως της επάρκειας των κατανομών ακροτάτων για την ανάλυση των εξαιρετικών βροχοπτώσεων και την επίδραση του μεγέθους του δείγματος στην εξαγωγή της βροχόπτωσης σχεδιασμού. Η στατιστική εξερεύνηση και οι στατιστικοί έλεγχοι με βάση αυτό το δείγμα δείχνουν ότι δεν υπήρξαν σημαντικές κλιματικές μεταβολές στις ακραίες βροχοπτώσεις κατά τη διάρκεια των 136 ετών. Επιπλέον, η στατιστική ανάλυση δείχνει ότι η κατανομή Ακραίων Τιμών τύπου Ι (ΑΤΙ ή Gumbel) είναι ακατάλληλη (ιδίως στο άνω ακραίο τμήμα της) για το υπόψη δείγμα ενώ η ίδια κατανομή θα φαινόταν σαν κατάλληλη αν το μήκος του δείγματος ήταν μικρότερο (ήτοι, αν χρησιμοποιούνταν μέρος του δείγματος). Αντίθετα, η κατανομή Γενική Ακραίων Τιμών (ΓΑΤ) προκύπτει κατάλληλη για το υπόψη δείγμα και οι προβλέψεις της για μεγάλες τιμές της περιόδου επαναφοράς συμφωνούν με αυτές της στατιστικής μεθόδου για την πιθανή μέγιστη κατακρήμνιση (Hershfield), αν η τελευταία θεωρηθεί με πιθανοτική οπτική. Έτσι, τα αποτελέσματα αυτής της ανάλυσης συνηγορούν στο σκεπτικισμό που διεθνώς εκφράστηκε πρόσφατα για την κατανομή Gumbel, ότι δηλαδή αυτή τείνει να υπεκτιμά τα ακραία ύψη βροχής. Όπως δείχνεται, η υπεκτίμηση είναι πολύ ουσιώδης (π.χ. 1:2) για τις μεγάλες περιόδους επαναφοράς και το γεγονός αυτό θα πρέπει να θεωρηθεί ως σήμα κινδύνου κατά της διαδεδομένης χρήσης της κατανομής Gumbel για τις εξαιρετικές βροχοπτώσεις.

Το πλήρες κείμενο διατίθεται μόνο στο δίκτυο του ΕΜΠ λόγω νομικών περιορισμών

PDF Συμπληρωματικό υλικό:

Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.1023/A:1008001312219

Σημείωση:

Ένα από τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας είναι και η εξαγωγή όμβριων καμπυλών για την Αθήνα, οι οποίες έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε μελέτες αποχετευτικών και αντιπλημμυρικών έργων.

Εργασίες μας στις οποίες αναφέρεται αυτή η εργασία:

1. Ν. Δέας, Γεωγραφική κατανομή ισχυρών βροχοπτώσεων στο χώρο της Στερεάς Ελλάδας, Διπλωματική εργασία, Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 1994.
2. Θ. Ξανθόπουλος, Δ. Χριστούλας, Μ. Μιμίκου, Μ. Αφτιάς, και Δ. Κουτσογιάννης, Το πρόβλημα των πλημμυρών της Αθήνας: Στρατηγική αντιμετώπισης, Αντιπλημμυρική προστασία του λεκανοπεδίου της Αθήνας, Αθήνα, doi:10.13140/RG.2.2.35719.60320, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, 1995.
3. Δ. Κοζώνης, Κατάστρωση όμβριων καμπυλών με ελλιπή δεδομένα, Διπλωματική εργασία, 94 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Ιούνιος 1995.
4. Μ. Νικολαϊδου, και Ε. Χατζηχρίστου, Καταγραφή και αποτίμηση των καταστροφών από πλημμύρες στην Ελλάδα και την Κύπρο, Διπλωματική εργασία, Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 1995.
5. G. C. Koukis, and D. Koutsoyiannis, Greece, Geomorphological hazards in Europe, edited by C.&C. Embleton, 215–241, doi:10.1016/S0928-2025(97)80010-7, Elsevier, 1997.
6. D. Koutsoyiannis, D. Kozonis, and A. Manetas, A mathematical framework for studying rainfall intensity-duration-frequency relationships, Journal of Hydrology, 206 (1-2), 118–135, 1998.
7. Δ. Κουτσογιάννης, και Θ. Ξανθόπουλος, Τεχνική Υδρολογία, Εκδοση 3, 418 pages, doi:10.13140/RG.2.1.4856.0888, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 1999.

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. D. Koutsoyiannis, A probabilistic view of Hershfield's method for estimating probable maximum precipitation, Water Resources Research, 35 (4), 1313–1322, doi:10.1029/1999WR900002, 1999.
2. D. Koutsoyiannis, Statistics of extremes and estimation of extreme rainfall, 1, Theoretical investigation, Hydrological Sciences Journal, 49 (4), 575–590, 2004.
3. D. Koutsoyiannis, Statistics of extremes and estimation of extreme rainfall, 2, Empirical investigation of long rainfall records, Hydrological Sciences Journal, 49 (4), 591–610, 2004.
4. Δ. Κουτσογιάννης, Παλιότερες και σύγχρονες υδρολογικές θεωρήσεις στο σχεδιασμό και τη διαχείριση των ταμιευτήρων, των φραγμάτων και των υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων (Προσκεκλημένη ομιλία), 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, Λάρισα, doi:10.13140/RG.2.1.3213.5922, Ελληνική Επιτροπή Μεγάλων Φραγμάτων, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, 2008.
5. A. Efstratiadis, A. D. Koussis, D. Koutsoyiannis, and N. Mamassis, Flood design recipes vs. reality: can predictions for ungauged basins be trusted?, Natural Hazards and Earth System Sciences, 14, 1417–1428, doi:10.5194/nhess-14-1417-2014, 2014.

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

1. #Koussis, A. D., A. Kotronarou, G. Destouni and C. Prieto, Intensive groundwater development in coastal zones and small islands, Intensive use of groundwater: challenges and opportunities (ed. R. Llamas & E. Custodio), Swets & Zeitlinger BV, Lisse, The Netherlands, 133-156, 2003.
2. Yu, P.S., T.C. Yang and C. S. Lin, Regional rainfall intensity formulas based on scaling property of rainfall, Journal of Hydrology, 295 (1-4), 108-123, 2004.
3. Mohymont, B., G. R. Demaree and D. N. Faka, Establishment of IDF-curves for precipitation in the tropical area of Central Africa - comparison of techniques and results, Natural Hazards and Earth System Sciences, 4 (3), 375-387, 2004.
4. #Stathis, D, Extreme rainfall-events and flood-genesis in Greece, Proceedings of the 7th Panhellenic Geografical Conference of the Hellenic Geographical Society (7PGC/HGS), Mytilene, Greece, 1-8, 2004.
5. #Daniil, E.I., S. Michas, G. Bouklis, P.L. Lazaridou and L.S. Lazarides L.S., Flood management and control in an urban environment: Diakoniaris case study, River Flow 2004, Vol. 2, 1411-1420, ed. by M. Greco et al., Balkema (ISBN 9058096882), 2004.
6. Nadarajah, S., Extremes of daily rainfall in West Central Florida, Climatic Change, 69(2-3), 325-342, 2005.
7. Borga, M., C. Vezzani and G. Dalla Fontana, Regional rainfall depth-duration-frequency equations for an alpine region, Natural Hazards, 36 (1-2), 221-235, 2005.
8. Gonzalez-Serrano, E., J. Rodriguez-Mirasol, T. Cordero, A.D. Koussis and J.I. Rodriguez, Cost of reclaimed municipal wastewater for applications in seasonally stressed semi-arid regions, Journal of Water Supply Res. & Techn., 54(6), 355-369, 2005.
9. Daniil, E.I., S.N. Michas and L.S. Lazaridis, Hydrologic modeling for the determination of design discharges in ungauged basins, Global NEST Journal, 7(3), 296-305, 2005.
10. Mohymont, B., and G.R. Demaree, Intensity-duration-frequency curves for precipitation at Yangambi, Congo, derived by means of various models of Montana type, Hydrological Sciences Journal, 51 (2), 239-253, 2006.
11. Salvadori, G., and C. De Michele, Statistical characterization of temporal structure of storms, Advances in Water Resources, 29(6), 827-842, 2006.
12. Tie, A.G.B., B. Konan, Y.T. Brou, S. Issiaka, V. Fadika et al., Estimation of daily extreme rainfall in a tropical zone: Case study of the Ivory Coast by comparison of Gumbel and lognormal distributions, Hydrolog. Sci. J., 52(1), 49-67, 2007.
13. De Michele, C., and G. Salvadori, On the use of copulas in hydrology: Theory and practice, Journal of Hydrologic Engineering, 12(4), 369-380, 2007.
14. Nadarajah, S., and D. Choi, Maximum daily rainfall in South Korea, Journal of Earth System Science, 116(4), 311-320, 2007.
15. Naveau, P., and P. Poncet, State-space models for maxima precipitation, Journal de la Société Française de Statistique, 148 (1), 107-120, 2007.
16. Benkhaled, A., Distributions statistiques des pluies maximales annuelles dans la region du Cheliff, Comparaison des techniques et des resultats [Statistical distributions of annual maximum rainfalls depths in the area of Cheliff, Comparison of techniques and results], Courrier du Savoir, 8, 83-91, 2007.
17. Muller, A., J.N. Bacro and M. Lang, Bayesian comparison of different rainfall depth-duration-frequency relationships, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 22(1), 33-46, 2008.
18. Overeem, A., A. Buishand and I. Holleman, Rainfall depth-duration-frequency curves and their uncertainties, Journal of Hydrology, 348(1-2), 124-134, 2008.
19. Soro, G.E., B.T.A. Goula, F.W. Kouassi, K. Koffi, B. Kamagate, I. Doumouya, I. Savane & B. Srohorou, Courbes intensité durée fréquence des précipitations enclimat tropical humide…, European J. Sci. Res., 21(3), 394-405, 2008.
20. Zin, W. Z. W., and A. A. Jemain, Trends in annual extreme rainfall patterns in Peninsular Malaysia from 1975-2004, Journal of Quality Measurement and Analysis, 4(1), 219-230, 2008.
21. Twardosz, R., Probabilistic model of maximum precipitation depths for Kraków (southern Poland, 1886-2002), Theoretical and Applied Climatology, 98 (1-2), 37-45, 2009.
22. Benabdesselam, T., and Y. Hammar, Estimation de la Réponse hydrologique d’un bassin versant urbanisé, European Journal of Scientific Research, 29 (3), 334-348, 2009.
23. Zin, W. Z. W., A. A. Jemain and K. Ibrahim, The best fitting distribution of annual maximum rainfall in Peninsular Malaysia based on methods of L-moment and LQ-moment, Theor. Appl. Climatol., 96 (3-4), 337-344, 2009.
24. Endreny, T. A., and N. Imbeah, Generating robust rainfall intensity-duration-frequency estimates with short-record satellite data, Journal of Hydrology, 371(1-4), 182-191, 2009.
25. Saf, B., Regional flood frequency analysis using L moments for the Buyuk and Kucuk Menderes river basins of Turkey, Journal of Hydrologic Engineering, 14 (8), 783-794, 2009.
26. Zawiah, W. Z. W., A. A. Jemain, K. Ibrahim, J. Suhaila and M. D. Sayang, A comparative study of extreme rainfall in peninsular Malaysia with reference to partial duration and annual extreme series, Sains Malaysiana, 38(5)(): 751–760, 2009.
27. AghaKouchak, A., and N. Nasrollahi, Semi-parametric and parametric inference of extreme value models for rainfall data, Water Resources Management, 24 (6), 1229-1249, 2010.
28. Huard, D., A. Mailhot, and S. Duchesne, Bayesian estimation of intensity–duration–frequency curves and of the return period associated to a given rainfall event, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 24 (3), 337-347, 2010.
29. Saf, B., Assessment of the effects of discordant sites on regional flood frequency analysis, Journal of Hydrology, 380 (3-4), 362-375, 2010.
30. Quintela-del-Rio, A. On non-parametric techniques for area-characteristic seismic hazard parameters, Geophysical Journal International, 180 (1), 339-346, 2010.
31. Shukla, R. K., M.. Trivedi and M. Kumar, On the proficient use of GEV distribution: a case study off subtropical monsoon region in India, Annals Computer Science Series, 8 (1), 81-92, 2010.
32. Goula Bi, T. A., G. E. Soro, A. Dao, F. W. Kouassi and B. Srohourou, Frequency analysis and new cartography of extremes daily rainfall events in Côte d’Ivoire, Journal of Applied Sciences, 10 (16), 1684-1694, 2010.
33. Mishra, A. K., and V. P. Singh, Changes in extreme precipitation in Texas, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 115, D14106, doi:10.1029/2009JD013398, 2010.
34. Quintela-del-Río, A., On bandwidth selection for nonparametric estimation in flood frequency analysis, Hydrological Processes, 25 (5), 671-678, 2011.
35. Quintela-del-Rio, A., and M. Francisco-Fernandez, Analysis of high level ozone concentrations using nonparametric methods, Science of The Total Environment, 409 (6), 1123-1133, 2011.
36. Leopold, M., E. Gannaway, J. Völkel, F. Haas, M. Becht, T. Heckmann, M. Westphal and G. Zimmer, Geophysical prospection of a bronze foundry on the southern slope of the Acropolis at Athens, Greece, Archaeological Prospection, 18 (1), 27–41, 2011.
37. Babilis, D. J., and P. A. Londra, Assessment of various methods for the determination of hydraulic conductivities of two green roof substrates by steady state infiltration experiments, 60 (2), 274-280, 2011.
38. Deka, S., M. Borah and S. C. Kakaty, Statistical analysis of annual maximum rainfall in North-East India: an application of LH-moments, Theoretical and Applied Climatology, 104 (1-2), 111-122, 2011.
39. Pizarro-Tapia, R., C. Cabrera-Jofre, C. Morales-Calderon, and J. P. Flores-Villanelo, Temporal variations of rainfall and flows in the Maipo River Basin, central Chile, and the influence of glacier melting on water yield (1963-2006), Tecnologia y Ciencias del Agua, 2 (3), 5-19, 2011.
40. #Diakakis, M., Effects on flood hazard in Marathon plain from the 2009 wildfire in Attica, Greece, in Advances in the Research of Aquatic Environment (eds. N. Lambrakis, G. Stournaras, K. Katsanou), Springer, Berlin, Doi: 10.1007/978-3-642-19902-8_17, 155-162, 2011.
41. Nalbantis, I., and S. Lymperopoulos, Assessment of flood frequency after forest fires in small ungauged basins based on uncertain measurements, Hydrological Sciences Journal, 57 (1), 52–72, 2012.
42. Ahammed, F., & G. A. Hewa, Development of hydrological tools using extreme rainfall events for Dhaka, Bangladesh, Water International, 37 (1), 43-52, 2012.
43. Naumann, G., M. P. Llano and W. M. Vargas, Climatology of the annual maximum daily precipitation in the La Plata Basin, International Journal of Climatology, 32 (2), 247-260, 2012.
44. Feroze, N., and M. Aslam, Bayesian estimation of two-component mixture of Gumbel type II distribution under informative priors, International Journal of Basic and Applied Sciences, 1 (4), 534-556, 2012.
45. Eli, A., M. Shaffie and W. Z. Wan Zin, Preliminary study on Bayesian extreme rainfall analysis: A case study of Alor Setar, Kedah, Malaysia, Sains Malaysiana, 41 (11), 1403-1410, 2012.
46. #Dyrrdal, A. V., Estimation of extreme precipitation in Norway and a summary of the state-of-the-art, Report no. 08/2012, Norwegian Meteorological Institute, 2012.
47. #Chu, L.-F., M. McAleer and C.-C. Chang, Statistical modeling of extreme rainfall in Taiwan, Discussion paper No. 835, Kier Discussion Paper Series, Kyoto Institute of Economic Research, Kyoto, 2012.
48. #Chu, L.-F., M. McAleer and C.-C. Chang, Statistical modeling of recent changes in extreme rainfall in Taiwan, Discussion paper No. 837, Kier Discussion Paper Series, Kyoto Institute of Economic Research, Kyoto, 2012.
49. #McAleer, M., L.-F. Chu and C.-C. Chang, Statistical modeling of extreme rainfall in Taiwan, Proceedings of the 2nd International Conference on Computer and Information Application (ICCIA 2012), 1389-1392, Atlantis Press, Paris, France, 2012.
50. Feroze , N., and M. Aslam, On posterior analysis of mixture of two components of Gumbel Type II distribution, International Journal of Probability and Statistics, 1 ( 4), 119-132, 2012.
51. Esteves, L. S., Consequences to flood management of using different probability distributions to estimate extreme rainfall, Journal of Environmental Management, 115, 98-105, 10.1016/j.jenvman.2012.11.013, 2013.
52. Shamir, E., K. P. Georgakakos and M. J. Murphy Jr., Frequency analysis of the 7–8 December 2010 extreme precipitation in the Panama Canal Watershed, Journal of Hydrology, 480, 136-148, 2013.
53. Stiros, S. F. Moschas, L. Feng and A. Newman, Long-term versus short-term deformation of the meizoseismal area of the 2008 Achaia-Elia (MW 6.4) earthquake in NW Peloponnese, Greece: Evidence from historical triangulation and morphotectonic data, Tectonophysics, 592, 150-158, 2013.
54. Shahzadi, A., A. S. Akhter and B. Saf, Regional frequency analysis of annual maximum rainfall in monsoon region of Pakistan using L-moments, Pakistan Journal of Statistics and Operation Research, 9 (1), 111-136, 2013.
55. Sun, S., S.-T. Khu and S. Djordjević, Sampling rainfall events: a novel approach to generate large correlated samples, Hydrology Research, 44 (2), 351–361, 2013.
56. Diakakis, M., An inventory of flood events in Athens, Greece, during the last 130 years: Seasonality and spatial distribution, Journal of Flood Risk Management, 10.1111/jfr3.12053, 2013.
57. #Aque I. A., and A. Afouda, Analyse fréquentielle des maxima annuels de pluies des stations synoptiques du Bénin et élaboration des courbes IDF à Cotonou, Conférence Internationale: 7ème édition des Journées Scientifiques 2iE, Ougadougou, 2013.
58. Chang K. B., S. H. Lai and O. Faridah, RainIDF: automated derivation of rainfall intensity-duration-frequency relationship from annual maxima and partial duration series, Journal of Hydroinformatics, 15 (4), 1224-1233, 2013.
59. Diakakis, M., A. Pallikarakis and K. Katsetsiadou, Using a spatio-temporal GIS database to monitor the spatial evolution of urban flooding phenomena: the case of Athens Metropolitan Area in Greece, ISPRS International Journal of Geo-Information, 3 (1), 96-109, 2014.
60. Bolívar-Cimé, A. M., E. Díaz-Francés and J. Ortega, Optimality of profile likelihood intervals for quantiles of extreme value distributions: applications to environmental disasters, Hydrological Sciences Journal, 10.1080/02626667.2014.897405, 2014.
61. Mitsakis, E., I. Stamos, M. Diakakis and J. M. Salanova Grau, Impacts of high-intensity storms on urban transportation: applying traffic flow control methodologies for quantifying the effects, International Journal of Environmental Science and Technology, 10.1007/s13762-014-0573-4, 2014.
62. Haddad, K., and A. Rahman, Derivation of short-duration design rainfalls using daily rainfall statistics, Natural Hazards, 10.1007/s11069-014-1248-7, 2014.
63. Dyrrdal, A. V., T. Skaugen, F. Stordal and E. J. Førland, Estimating extreme areal precipitation in Norway from a gridded dataset, Hydrological Sciences Journal, 10.1080/02626667.2014.947289, 2014.
64. Yendra, R., A. A. Jemain and W. Z. Wan Zin, The best fitting distribution of maximum storm rainfall with long duration with more than 48 H (MR) and maximum rainfall annualy (MT), Sains Malaysiana, 43 (9), 1451-1460, 2014.
65. Boucefiane, A., M. Meddi, J. P. Laborde and S. Eslamian, Rainfall frequency analysis using extreme values distributions in the steppe region of western Algeria, International Journal of Hydrology Science and Technology, 4 (4), 348-367, 2014.
66. Yousef, L. A. and T. B. M. J. Ouarda, Adaptation of water resources management to changing climate: the role of intensity-duration-frequency curves, International Journal of Environmental Science and Development, 6 (6), 578-483, 2015.
67. González, E.G., M.C. Villegas, S.I. Ochoa García, L.A. Heredia Rojas and A.C. García, A parametric bootstrap test for generalized extreme value distribution, Far East Journal of Mathematical Sciences, 96 (6), 693-708, 2015.
68. Zhou, Y.P., W.K.M. Lau and G.J. Huffman, Mapping TRMM TMPA into average recurrence interval for monitoring extreme precipitation events, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 54 (5), 979-995, 10.1175/JAMC-D-14-0269.1, 2015.
69. Schiavo Bernardi, E., D. Allasia, R. Basso, P. Freitas Ferreira and R. Tassi, TRMM rainfall estimative coupled with Bell (1969) methodology for extreme rainfall characterization, Proc. IAHS, 369, 163-168, 10.5194/piahs-369-163-2015, 2015.
70. Chang, K., S. Lai and F. Othman, Comparison of annual maximum and partial duration series for derivation of rainfall intensity-duration-frequency relationships in Peninsular Malaysia, J. Hydrol. Eng., 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001262, 05015013, 2015.

Κατηγορίες: Ακραία φαινόμενα, Μοντέλα βροχής, Άρθρα που αρχικώς απορρίφθηκαν