Evaluation of NEXRAD Radar Precipitation Products for Natural Resource Applications

Abstract

Timing and amount of precipitation are principal drivers of most rangeland processes, but the availability of rainfall-gauge data over extensive rangelands, particularly in the western United States, is limited. The National Weather Service (NWS), Department of Defense, and Federal Aviation Administration operate a network of Doppler radar stations that produce hourly rainfall estimates, at approximately 16-km 2 resolution, with nominal coverage of 96% of the conterminous United States. Internal utilization of these data by the three agencies is primarily for the detection and modeling of extreme weather events. The usefulness of these data for external hydrologic and natural resource applications is limited by a lack of tools for decoding and georeferencing digital precipitation data products. We modified NWS source code to produce decoding and georeferencing tools and used them to evaluate radar precipitation data for the Boise (CBX) radar relative to gauges in the Snake River Plain of southwestern Idaho for the period January 1998 to May 2004. The relationship between radar and gauge precipitation estimates changed after a revision of radar-processing protocols in 2002 and 2003. Cumulative radar precipitation estimates made prior to November 2002 underestimated gauge readings by 50%–60%. Subsequent radar data overestimated cumulative gauge precipitation by 20%–40%. The radar, however, detected precipitation during significantly fewer hours than were detected by the gauge network both before and after programming changes. Additional modification of NWS precipitation-processing procedures might improve accessibility and utility of these data for rangeland management and natural resource modeling applications. Currently available data can still be very useful for estimating high-intensity events that greatly affect processes such as soil erosion and flooding. La temporada y cantidad de precipitación son las causas primarias que afectan a la mayoría de los procesos del pastizal, sin embargo, la disponibilidad de información sobre la precipitación registrada en pastizales nativos, particularmente en el Oeste de los Estados Unidos, es limitada. El Servicio Nacional del Clima (NWS), el Departamento de la Defensa, y la Administración Federal de Aviación fungen como una red de las estaciones del radar Doppler que producen estimaciones de la precipitación cada hora con una resolución aproximada de 16 km 2 y cobertura nominal del 96% de los Estados Unidos. La utilización interna de estos datos por las tres agencias es principalmente para la detección y modelaje de acontecimientos climáticamente extremos. La utilidad de estos datos para usos hidrológicos y aplicaciones en recursos naturales es limitada por la carencia de herramientas para descifrar y georeferenciar productos digitales derivados de la precipitación registrada. Se realizaron modificaciones del código de fuente de NWS para producir herramientas que descifren y georeferencien. Estas herramientas se utilizaron para evaluar los datos de la precipitación registrada con el radar de Boise (CBX) en la planicie del Rio de la Serpiente al suroeste de Idaho desde enero de 1998 hasta mayo de 2004. La relación entre el radar y las estimaciones de la precipitación registrada cambió después de una revisión de los procesos del radar en los protocolos de 2002 y 2003. Estimaciones acumulativas realizadas antes de Noviembre 2002, subestimaron la precipitación registrada por el radar en 50%–60%. Los datos subsecuentes del radar sobrestimaron la precipitación acumulativa por 20%–40%. Sin embargo, el radar sensiblemente detectó la precipitación durante pocas horas de que ésta fuera detectada por la red antes y después de los cambios programados. La modificación adicional de los procedimientos de los procesos de la precipitación de NWS puede mejorar la accesibilidad y la utilidad de esta información para el adecuado manejo de los pastizales y el uso de aplicaciones en el modelaje de los recursos naturales. Los datos disponibles actualmente pueden todavía ser muy útiles para estimar los acontecimientos de alta intensidad que afectan grandemente procesos tales como inundaciones y la erosión.