Date post: | 06-Jul-2015 |
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
RMAWGEN: A software project for a dailyMulti-Site Weather Generator with R
RMAWGEN Daily Weather Generator
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel
CRI - Fondazione Edmund Mach San Michele all’Adige (TN), Italy
September 26, 2012Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
OutlineIntroduction
MotivationA Daily Weather Generator
TheoryVector Auto-Regressive ModelsGaussianization
RMAWGEN contentWeather Variables and Generation Flowcharts
ExampleDatasetPrecipitation GenerationTemperature Generation with Precipitation as an exogenouspredictor
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Motivation
Motivation
I Understanding the effects of climate change on phenologicaland agricultural processes in Trentino, an alpine region, Italy.
I Need of daily time-series of temperature and precipitationcorresponding to climate projections at several sites!
I Development of generation algorithms with R platform
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Motivation
Motivation
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Courtesy of Riccardo De Filippi
I Downscaling climate predictions from Global Climate Models(GCM), mean monthly climatology is obtained for several sitesin the Trentino region and its neighborhood.
I RMAWGEN aims to generate randomly daily time series fromthe obtained monthly climatology in each site.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Motivation
Hydrologic Modelling (water cycle), on going ...
Hydrologic models needdaily or hourly weathertime series
In collaboration with Fabio Zottele, Daniele Andreis and www.geotop.org
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
A Daily Weather Generator
A Daily Weather Generator
I A weather generator (WG) aims togenerate weather time series withthe same statistical patterns of theobserved ones.
I This presentation shows in detailhow to calibrate a WG andgenerate series with RMAWGEN .
I Currently RMAWGEN generates daily maximum and minimumtemperature and precipitation.
I Major details are explained going on with the presentation!
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Vector Auto-Regressive Models
Theory: Vector Auto-Regressive Model (VAR)
A VAR(K ,p)) is:
xt = A1 · xt−1 + ...+ Ap · xt−p + ut (1)
where xt is a K -dimensional vector representing the set of weathervariables generated at day t by the model, called ”endogenous”variables, Ai is a coefficient matrix K × K for i = 1, ..., p and ut isa K -dimensional stochastic process. xt and ut are usuallynormalized to have a null mean. ut is a Standard White Noise[Luetkepohl, 2007,def. 3.1].
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Vector Auto-Regressive Models
Theory: VAR with exogenous variable
xt = A1 · xt−1 + ...+ Ap · xt−p + ut
ut = C · dt + B · εt (2)
Here, ut is a process described by (2) where dt is a set of knownK -dimensional processes, whose components are called”exogenous” variables, and εt is a K -dimensional uncorrelatedstandard white noise, i.e. E[εt · εT
t ] = Σεt = IK, C and B are therespective coefficient matrices and IK is the K -dimensional identitymatrix. The process dt is a generic, previously generated, knownmeteorological variable that works as a predictor vector for thestochastic generation of xt.Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Vector Auto-Regressive Models
VAR Coefficient Estimation
Model Calibration:
I Method of Moments (based on Yule-Walker Equations);
I Method of Maximum Likelihood;
I Method of Least Squares (OLS) (vars and RMAWGEN usethis!!
Model Diagnostic, once calibrated VAR:
I Multivariate Portmanteau and Breusch-Godfrey(Lagrange Multiplier) test, seriality tests on residuals;
I Jarque-Bera multivariate skewness and kurtosis test,normaility tests on residuals
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Gaussianization
Theory: 1D Marginal GaussianizationIt is based on quantile transformation:
x = F−1G (Fz(z)) (3)
where Fz(z) is cumulate distributionprobability of z , FG (x) is the Gaussiancumulative function with zero mean andstandard deviation equal to 1.
Histogram of z
z
Frequency
0 5 10 15 20
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Histogram of x
x
Frequency
-4 -2 0 2 4
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Histogram of z1
z1
Frequency
0 5 10 15 20
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
library(RMAWGEN)
set.seed(123456)
z <- rexp(10000,rate=0.5)
x <- normalizeGaussian(x=z,data=z)
z1 <-
normalizeGaussian(x=x,data=z,inverse=TRUE)
#-- Plot probability histogram of z, x
and z1
zhist <-
hist(z,probability=TRUE,breaks=50)
xhist <-
hist(x,probability=TRUE,breaks=50)
z1hist <-
hist(z1,probability=TRUE,breaks=50)
zhist$counts <- zhist$density
xhist$counts <- xhist$density
z1hist$counts <- z1hist$density
def.par <- par(no.readonly = TRUE) #
save default, for resetting...
par(mfrow=c(1,3),oma=c(15.0,0.0,15.0,0.0))
plot(zhist)
plot(xhist)
plot(z1hist)
par(def.par)
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Gaussianization
Theory: Monthly 1D Marginal Gaussianization
-10 0 10 20
-3-2
-10
12
3
Tn [degC]
x
JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec
The gaussianizationtransformation can bedifferent for each month.
library(RMAWGEN)
data(trentino)
col <- rainbow(n=12,start=0.1,end=0.9)
col[6:1] <- col[1:6]
col[7:12] <- col[12:7]
plot sample(x=TEMPERATURE MIN$T0090,
sample="monthly",
origin="1958-1-1",axes=FALSE,xlab="Tn
[degC]",ylab="x",abline=NULL,col=col)
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Gaussianization
Theory: Multi-Dimensional Gaussianization (1)
Similarly to the 1D case, it is intuitive that an invertible functionexists between any multi-dimensional random variable and aGaussian variable with the same dimensions [Chen and Gopinath,2000]. Recently, Laparra et al. [2009] proposed an iterative methodbased on Principal Component Analysis (PCA):
I One-dimensional Gaussianization of each marginal variable(component of x), i.e. Marginal Gaussianization;
I Orthonormal transformation of the coordinates based on theeigenvector matrix of the covariance matrix according to PCAanalysis.
Details about convergence of the method are given in Laparraet al. [2009].
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Gaussianization
Theory: Multi-Dimensional Gaussianization (2)
The PCA Gaussianization (G-PCA) is described by the followingmathematical formulation (Laparra et al. [2009]).
x(k+1) = B(k) ·Ψ(k)(x(k)) (4)
where x(k) and x(k+1) are the vector random variable at the k-thand the k + 1-th iteration level, Ψ(k)(x(k)) is the marginal
Gaussianization of each component of random variable x(k)
performed by applying (3), B(k) is the PCA transform matrix, i.e.the orthonormal eigenvector matrix of the covariance matrix ofΨ(k)(x(k)).
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Weather Variables and Generation Flowcharts
Representation of a Weather Variable: defining zt
I Temperature Generation: → preliminary deseasonalization
zt =
(Txt + Tnt
2− Txst + Tnst
2|Txt − Tnt
)(5)
I Txt : daily maximum temperatureI Tnt : daily minimum temperatureI Txst : daily maximum spline-interpolated temperature (from
”monthly climatology”)I Tnst : daily minimum spline-interpolated temperature (from
”monthly climatology”)
I Precipitation Generation: zt is equal to daily precipitation
I Marginal Gaussianization for both temperature orprecipitation case =⇒ xt = Gm (zt)
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Weather Variables and Generation Flowcharts
Calibration of a VAR for weather generationfrom observed data
A VAR model is calibrated from observed weather data accordingto the following algoritm
daily weather variable time series (observed)
PCA Gaussianization (multi-variate) of data
PCA Gaussianization (multi-variate) of residuals
monthly sampling and Marginal Gaussianization
VAR calibration
daily time series (observed) of exogenous variables (e. g.another weather variable)
monthly sampling and Marginal Gaussianization
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Weather Variables and Generation Flowcharts
Stochastic weather generation by a previously created VARInversely, once calibrated the VAR model, weather data aregenerated as follows:
random generation of N(0,1) normally distributed values
Execution of the VAR model: generation of "x"
Inverse PCA Gaussianization of "x"
Marginal gaussianization and deseasonalization: "z"
Daily weather variable time-series
Inverse PCA Gaussianization of residuals
daily time series of exogenous variables
monthly sampling and Marginal Gaussianization
VAR model
GPCA parameters for "x"
monthly mean value of daily weather variable
GPCA parameters for residuals
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Dataset
Daily Temperature and Precipitation in trentino dataset[Eccel et al., 2012]
See file trentino map.R in the doc/example directory ofRMAWGEN package source code.Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
Let’s start with a precipitation generation
4 different models with different auto-regression order and with orwithout GPCA are considered.
rm(list=ls())
library(RMAWGEN) # Call RMAWGEN
set.seed(1222) # Set the seed for random generation
data(trentino) # Load the dataset
# Two stations where to work!
station <- c("T0090","T0083")
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
4 VAR models for Precipitation Generation
I Precipitation Generation with auto-regression order p = 3 andPCA Gaussianization (P03GPCA)
I Precipitation Generation with auto-regression order p = 1 andPCA Gaussianization (P01GPCA)
I Precipitation Generation with auto-regression order p = 3 andwithout PCA Gaussianization (P03)
I Precipitation Generation with auto-regression order p = 1 andwithout PCA Gaussianization (P03)
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
Precipitation VAR Model Diagnostic
R> serial test(generationP03GPCA prec$var)
R> normality test(generationP03GPCA prec$var)
Normality Test Serial Test
P01 Unsuccessful Unsuccessful
P03 Unsuccessful Successful
P01GPCA Successful Successful
P03GPCA Successful Successful
Table 1: Test results on VAR residuals (precipitation generation).
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
Q-Q plots for daily precipitation (generated vs observed) atT0090 in DJF and MAM)
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0 50 100 150
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observed
sim
ulat
ed
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observed
sim
ulat
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0 50 100 150
050
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150
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Precipitation Generation
Q-Q plots for daily precipitation (generated vs observed) atT0090 in JJA and SON
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
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edEmanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
Q-Q plots for LAG 2 daily precipitation (generated vsobserved) at T0090 in JJA and SON
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
Auto-Correlation Function at T0090 and T0083
0 2 4 6 8 10
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Lag
AC
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T0090
0 2 4 6 8 10
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Lag
T0090 & T0083
−10 −8 −6 −4 −2 0
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Lag
AC
F
T0083 & T0090
0 2 4 6 8 10
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Lag
T0083
Auto-CorrelationFunction ofOBSERVED dailyprecipitation values.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
Auto-Correlation Function at T0090 and T0083
0 2 4 6 8 10
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Lag
AC
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T0090
0 2 4 6 8 10
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Lag
T0090 & T0083
−10 −8 −6 −4 −2 0
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Lag
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T0083 & T0090
0 2 4 6 8 10
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Lag
T0083
Auto-CorrelationFunction ofP03GPCAGENERATED dailyprecipitation values.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Precipitation Generation
DiscussionThe shown tests and Q-Q plots illustrate the VAR model goodness:
I the Q-Q plots (observed vs generated) show results, especiallyfor the lower precipitation values (<20 mm) in MAM,JJA andSON seasons and for P03GPCA case;
I probability values of no precipitation occurrence (observed vsgenerated) are well reproduced:
The P03GPCA VAR model is accepted for stochastic precipitationgeneration according to diagnostic test results.Problems to be solved:
I maximum values of precipitation are underestimated,especially in DJF:
I the temporal auto-correlation is underestimated (see LAG 2Q-Q plots and auto-correlation function plots)
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
4 VAR models for Temperature Generation
I Launching a Temperature Generation with auto-regressionorder p = 10 and PCA Gaussianization (P10GPCA)
I Launching a Temperature Generation with auto-regressionorder p = 1 and PCA Gaussianization (P01GPCA)
I Launching a Temperature Generation with auto-regressionorder p = 10 and without PCA Gaussianization (P10GPCA)
I Launching a Temperature Generation with auto-regressionorder p = 1 and without PCA Gaussianization (P01GPCA)
In all 4 approaches, daily temperature is modeled usingprecipitation data as exogenous predictors: Observed andP03GPCA generated data.
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Temperature VAR Model Diagnostic
R> serial test(generationP10GPCA temp$var)
R> normality test(generationP10GPCA temp$var)
Normality Test Serial Test
P01 Unsuccessful Unsuccessful
P10 Unsuccessful Unsuccessful
P01GPCA Successful Unsuccessful
P10GPCA Successful Successful
Table 2: Test results on VAR residuals (temperature generation).
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Q-Q plots for daily maximum temperature (generated vsobserved) at T0090 in DJF and MAM.
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
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edEmanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Q-Q plots for daily minimum temperature (generated vsobserved) at T0090 in JJA and SON.
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Tn P01 T0090 SON
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Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Q-Q plots for daily thermal range (generated vs observed)at T0090 in DJF and MAM.
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●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
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●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
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dT P01 T0090 SON
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edEmanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Auto-Correlation Function at T0090 and T0083
0 10 20 30 40 50
0.0
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Lag
AC
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T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
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0.8
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Lag
T0090 & T0083
−50 −40 −30 −20 −10 0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
AC
F
T0083 & T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
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1.0
Lag
T0083
Auto-CorrelationFunction ofOBSERVED dailymaximumtemperatureanomalies.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Auto-Correlation Function at T0090 and T0083
0 10 20 30 40 50
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0.2
0.4
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Lag
AC
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T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
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0.6
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Lag
T0090 & T0083
−50 −40 −30 −20 −10 0
0.0
0.2
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Lag
AC
F
T0083 & T0090
0 10 20 30 40 50
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0.2
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0.8
1.0
Lag
T0083
Auto-CorrelationFunction ofP10GPCAGENERATED dailymaximumtemperatureanomalies.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Auto-Correlation Function at T0090 and T0083
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
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0.8
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Lag
AC
F
T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
T0090 & T0083
−50 −40 −30 −20 −10 0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
AC
F
T0083 & T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
T0083
Auto-CorrelationFunction ofOBSERVED dailyminimumtemperatureanomalies.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Auto-Correlation Function at T0090 and T0083
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
AC
F
T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
T0090 & T0083
−50 −40 −30 −20 −10 0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
AC
F
T0083 & T0090
0 10 20 30 40 50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Lag
T0083
Auto-CorrelationFunction ofP10GPCAGENERATED dailyminimumtemperatureanomalies.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Discussion
The shown tests and Q-Q plots illustrate the VAR model goodness:
I the Q-Q plots (observed vs generated) show good results formaximum and minimum temperature, especially for P10GPCAcase;
I auto-covariance functions of generated data are wellreproduced:
The P10GPCA VAR model is accepted for stochastic temperaturegeneration according to diagnostic test results.Problems to be solved:
I small discrepancies between observed and generated dailythermal range appear in JJA.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Auto-Correlation Function at T0090 (Prec. vs Temp.)
0 10 20 30 40 50
−0.
20.
20.
61.
0
Lag
AC
F
prec_T0090
0 10 20 30 40 50
−0.
20.
20.
61.
0
Lag
prec_T0090 & dT_T0090
−50 −40 −30 −20 −10 0
−0.
20.
20.
61.
0
Lag
AC
F
dT_T0090 & prec_T0090
0 10 20 30 40 50
−0.
20.
20.
61.
0
Lag
dT_T0090
Auto-CorrelationFunction ofOBSERVED dailyprecipitation andthermal range.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Auto-Correlation Function at T0090 (Prec. vs Temp.)
0 10 20 30 40 50
−0.
20.
20.
40.
60.
81.
0
Lag
AC
F
prec_T0090
0 10 20 30 40 50
−0.
20.
20.
40.
60.
81.
0
Lag
prec_T0090 & dT_T0090
−50 −40 −30 −20 −10 0
−0.
20.
20.
40.
60.
81.
0
Lag
AC
F
dT_T0090 & prec_T0090
0 10 20 30 40 50
−0.
20.
20.
40.
60.
81.
0
Lag
dT_T0090
Auto-CorrelationFunction ofGENERATED dailyprecipitation(P03GPCA) andthermal range(P10GPCA).
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Temperature Generation with Precipitation as an exogenous predictor
Discussion
I The relationship between generated daily temperature andprecipitation is illustrated through the correlation betweendaily thermal range and precipitation. These two quantitiesare significantly dependent, since the presence of rainfall and,hence, of overcast or very cloudy sky strongly reduces thethermal range.
I A negative correlation coefficient between precipitation anddaily thermal range is observed (around -0.2), a lower value ofcorrelation coefficient (in terms of absolute value) is insteadobtained from RMAWGEN simulations.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Conclusions
I RMAWGEN is a Stochastic Weather Generator for dailytemperature and precipitation based on Gaussianized VectorAutor-Regressive Models (VAR).
I RMAWGEN generates simultaneously weather variables atseveral sites based on a Multi-Dimensional Gaussianizationprocess.
I The presented application shows the good capabilities ofRMAWGEN, especially for daily temperature generation.
I The work is under revision for publication on Journal ofStatistical Software.
I RMAWGEN is available on CRAN: see package manual formajor details on functions, classes and methods.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Future challenge (if somehow funded)
I Developments of tools for increasing time resolution fromdaily to hourly time series: e.g. some packages Interpol.T orRSUBDAILY under development.
I Interoperabilty with R tools for Spatial Data Analysis.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator
Introduction Theory RMAWGEN content Example Conclusions References
Bibliography
Scott Shaobing Chen and Ramesh A. Gopinath. Gaussianization. In NIPS, pages 423–429, 2000.
Emanuele Eccel, Piero Cau, and Roberto Ranzi. Data reconstruction and homogenization for reducing uncertaintiesin high-resolution climate analysis in alpine regions. Theoretical and Applied Climatology, pages 1–14, 2012.ISSN 0177-798X. URL http://dx.doi.org/10.1007/s00704-012-0624-z. 10.1007/s00704-012-0624-z.
Valero Laparra, Jordi Munoz-Marı, Gustavo Camps-Valls, and Jesus Malo. Pca gaussianization for one-class remotesensing image classification. In Proc. SPIE 7477, volume 7477, page 74770U. SPIE, 2009. doi:DOI:10.1117/12.834011. URL http://dx.doi.org/doi/10.1117/12.834011.
Helmut Luetkepohl. New Introduction to Multiple Time Series Analysis. Springer-Verlag, Berlin Hedelberg,Germany, 2nd printing edition, 2007.
Emanuele Cordano, Emanuele Eccel RMAWGEN Daily Weather Generator