Stochastic intervention analysis of rainfall

Summary Urbanization and industrialization are claimed to affect local climate and to increase precipitation in urban and surrounding rural areas. In the past, considerable meteorologic data have been collected in urban areas and the effects of urbanization on precipitation and other variables have been analyzed by using various techniques. In evaluating urban effects on precipitation, changes in precipitation due to urban effects must be distinguished from changes which are due to natural variability, noise effect, and sampling error. Stochastic intervention analysis is used in this study to establish the statistical significance of changes in monthly precipitation attributed to the effects of urbanization and industrialization and to investigate the nature of these changes. Intervention analysis is especially useful in the analysis of correlated and seasonal monthly rainfall data. Intervention analysis is used to determine whether changes have occurred in the overall mean value or in warm and cold seasons. Monthly rainfall data from Laporte and St. Louis areas are analyzed and the results are presented.

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Zusammenfassung Urbanisierung und Industrialisierung beeinflussen wahrscheinlich das Lokalklima und erhöhen dabei den Niederschlag in städtischen Gebieten sowie deren ländlicher Umgebung. In der Vergangenheit sind meteorologische Daten beträchtlichen Umfangs in städtischen Gebieten gesammelt worden und die Effekte der Urbanisierung auf den Niederschlag wurden mit Hilfe verschiedener Methoden untersucht. Bei der Abschätzung dieser Stadtklimaeffekte auf den Niederschlag müssen Varianten davon unterschieden werden, die natürlichen Ursprungs sind, einschließlich dem Rausch-Effekt und dem Probenahmefehler. In der vorliegenden Studie wird die stochastische Interventionsanalyse dazu benützt, die statistische Signifikanz der Änderungen des monatlichen Niederschlages herauszufinden, die der Urbanisierung und Industrialisierung zugeschrieben werden können und die Art dieser Änderungen zu untersuchen. Dié Interventionsanalyse ist insbesondere bei der Analyse korrelierter jahreszeitlich-monatlicher Niederschlagsdaten nützlich. Diese Interventionsanalyse wird nun dazu benützt, festzustellen, ob sich die Änderungen im Gesamtmittelwert oder aber in der warmen bzw. kalten Jahreszeit zeigen. Die monatlichen Niederschlagsdaten von Laporte und St. Louis (U.S.A.) werden analysiert und die Ergebnisse mitgeteilt.

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With 3 Figures