Abstract
A multivariate geostatistics (cokriging) is used for regional analysis and prediction of rainfall throughout the southwest region of Saudi Arabia. Elevation is intruded as a covariant factor in order to bring topographic influences into the methodology. Sixty-three representative weather stations are selected for a 21-year period covering different microclimate conditions. Results show that on an annual basis, there is no significant change using elevation. On the seasonal basis, the cokriging method gave more information about rainfall occurrence values, its accuracy related to the degree of correlation between elevation and rainfall by season. The prediction of spring and winter rainfall was improved owing to the importance of orographic processes, while the summer season was not affected within its monsoon climatology. In addition, fall season shows inverse and weak correlation of elevation with rainfall. Cross-validation and cokriging variances are also used for more accuracy of rainfall regional estimation. Moreover, even though the correlation is not significant, the isohyet values of cokriged estimates provided more information on rainfall changes with elevation. Finally, adding more secondary variables in addition to elevation could improve the accuracy of cokriging estimates.
Abstract
استخدمت الطرق الجيوإحصائية للمتغيرات المتعددة للتحليل والتنبؤ بالأمطار السنوية والفصلية في جنوب غرب المملكة العربية االسعودية، حيث أضيف متغير الإرتفاع كعامل مساعد لتوضيح تأثيره وعلاقته بالتغير في المناخ. استخدمت في هذه الدراسة تسجيلات لفترة زمنية بلغت 21 عاما لعدد 63 محطة مناخية ممثلة تمثيلا جيدا للمنطقة. أوضحت تلك الدراسة أن التنبؤ الإقليمي لمتوسط المطر السنوي لا تتأثر قيمته بالإرتفاع نتيجة لوقوع المنطقة تحت تأثير ظروف مناخية متعددة. بينما كان هناك تأثير واضح للإرتفاع على التنبؤات الإقليمية للأمطار الفصلية وذلك نتيجة للإرتباط القوي بين الأمطار والإرتفاع. خاصة عند تحليل الأمطار لفصلي الربيع والشتاء حيث لوحظ تأثر الأمطار بالإرتفاع وعلى العكس من ذلك فإن الأمطار الموسمية في فصل الصيف لا تتأثر بالإرتفاع. أما أمطار فصل الخريف فهي قليلة وذات علاقة عكسية مع الارتفاع حيث لوحظ أنها تقع في فترة انتقالية بين أمطار البحر المتوسط والمحيط الأطلسي وبين أمطار المحيط الهندي الموسمية. لقد أجريت بعض الاختبارات الاحصائية المتباينة لزيادة الدقة في إختيار النموذج الجيواحصائي المناسب. وأخيرا يمكن إضافة بعض المتغيرات الأخرى مثل الحرارة والضغط الجوي وسرعة الرياح للمساعدة في التنبؤات المطرية على المستوى السنوي والشهري أيضا.
Similar content being viewed by others
References
Aboufirassi M, Mariño M (1984) Co-kriging of aquifer transmissivities from field measurement of transmissivity and specific capacity. Math Geol 16:16–35
Ahmed S, Marsily G (1987) Comparison of geostatistical methods for estimating transmissivity using data on transmissivity and specific capacity. Water Resour Res 23:1717–1737
Alehaideb I (1985) Rainfall distribution in the southwest of Saudi Arabia. Ph.D., Arizona State University, Arizona, USA, p 215
Christakos G (1992) Random field models in earth sciences. Academic, NY, p 474
Chua S, Bras RL (1982) Optimal estimators of mean annual rainfall in regions of orographic influences. J Hydrol 57:23–48
Clark I, Harper W (2000) Practical geostatistics. Ecosse North America Lic, Columbus, Ohio, USA, p 342
Cressie N (1993) Statistics for spatial data. Wiley, New York
Deutsch C, Journel A (1992) Geostatistical software library and user’s guide. Oxford University Press, New York, USA
Dingman S, Seely D, Reynolds R (1988) Application of kriging to estimate mean annual rainfall in a region of orographic influence. Water Res Bull 24:329–339
Hevesi J, Flint A, Istok J (1992) Rainfall estimation in mountainous terrain using multivariate geostatistics: part 1 and 2. J Appl Meteor 31:661–688
Johnson GL, Hanson CL (1995) Topographic and atmospheric influences on rainfall variability over a mountainous watershed. J Appl Meteor 34:68–74
Journel A, Huijbregts C (1978) Mining geostatistics. Academic, New York, p 600
Myers D (1982) Matrix formulation of co-kriging. Math Geol 14:249–257
Phillips DL, Dolph J, Marks D (1992) A comparison of geostatistical procedures for spatial analysis of rainfall in mountainous terrain. Meteorology 58:119–141
Subyani A (2004) Geostatistical annual and seasonal mean rainfall pattern in southwest Saudi Arabia. Hydrol Sci J 49:803–817
Acknowledgment
The authors express their appreciation to King Abdulaziz University and Ministry of Water and Electricity in Saudi Arabia for providing necessary facilities during the course of this study. The comments of the reviewers are gratefully acknowledged.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Subyani, A.M., Al-Dakheel, A.M. Multivariate geostatistical methods of mean annual and seasonal rainfall in southwest Saudi Arabia. Arab J Geosci 2, 19–27 (2009). https://doi.org/10.1007/s12517-008-0015-z
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s12517-008-0015-z