Herausforderungen und Chancen bei der Erkennung von Trends bei subtäglichen starken Niederschlägen in den Vereinigten Staaten

Zunehmende empirische Beweise zeigen, dass die Häufigkeit täglicher starker Niederschläge in einigen Regionen der Vereinigten Staaten (USA) in den letzten Jahrzehnten gestiegen ist; weniger Beweise wurden hingegen auf subtäglichen Zeitauflösungen präsentiert. In dieser Studie beschreiben wir die Herausforderungen und Chancen, die mit der Erkennung von Trends bei subtäglichen starken Niederschlägen in den USA unter Verwendung von Version 2 der Stündlichen Niederschlagsdaten (HPD) des National Climatic Data Center (NCDC) verbunden sind. Dieser Datensatz umfasst Aufzeichnungen von 1897 Pegeln, die wir aufgrund mehrerer Probleme, die ihre Verwendung in Trendstudien verhindern, nicht verwenden konnten; dazu gehören lange Zeiträume mit fehlenden Beobachtungen, Änderungen von Instrumenten und unterschiedliche Signalauflösungen (hauptsächlich 0,254 und 2,54 mm). Trotz dessen waren wir nach ordnungsgemäßen Überprüfungen in der Lage, 370 Pegel mit 40 Jahren statistisch homogener Daten aus den Jahren 1950-2010 zu identifizieren, die die USA mit einer guten Dichte abdecken. Um die Fähigkeit zur Erkennung von Trends zu verbessern, entwarfen wir einen Rahmen, der den Grad quantifiziert, in dem die beobachteten Über-Schwellen-Zeiträume über einem gegebenen empirischen q-Quantil mit stationären Zählzeitreihen mit derselben marginalen Verteilung und serieller Korrelationsstruktur wie die Beobachtungen übereinstimmen. Wir wendeten auch den Test der falschen Entdeckungsrate an, um für räumliche Abhängigkeiten und die Multiplikation der lokalen Tests zu berücksichtigen. Analysen wurden für die Signale durchgeführt, die bei t = 1, 2, 3, 6, 12 und 24 h aggregiert wurden, sowie für q = 0,95, 0,97 und 0,99, wobei festgestellt wurde, dass die meisten Pegel über alle Zeitintervalle hinweg steigende Trends aufweisen und dass ihre statistische Signifikanz mit t zunimmt und mit q abnimmt, jedoch nur für t < 2 h. Dies könnte darauf hindeuten, dass sich die physikalischen Mechanismen der Niederschlagsbildung so verändert haben, dass sie zu größeren Akkumulationen über Zeiträume >1 h führen, jedoch zu ähnlichen Intensitäten innerhalb von 1 h. Eine alternative mögliche Erklärung für diese Ergebnisse ist, dass die grobe Signalauflösung (2,54 mm) die Testkraft zur Trenddetektion verringert, je kleiner t wird. Die Untersuchung dieser Probleme wird Gegenstand unserer unmittelbaren zukünftigen Arbeit sein.