Evaluation of satellite-based precipitation estimates over Finland using rain gauge observations

Thumbnail Image

Files

master_Kautonen_Reetta_2025.pdf (2.51 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-11-23

Department

Major/Subject

Geoinformatics

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Geoinformatics
Geoinformatiikan maisteriohjelma
Magisterprogrammet i geoinformatik

Language

en

Pages

75

Series

Abstract

This thesis evaluates the performance of two satellite-based precipitation products, the Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM (IMERG) and the Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP), over Finland. Finland is a representative high-latitude region characterized by challenging observational conditions, such as frequent snowfall and low sun angles. The results show that IMERG reproduces gauge-based precipitation totals and variability more accurately than GSMaP, particularly in southern Finland. Both datasets identify summer as the wettest and spring as the driest season, but they underestimate winter precipitation due to limitations in snowfall detection. IMERG successfully captures the afternoon convective peak, whereas GSMaP displays a dry bias and timing artefacts. Performance varies regionally: IMERG often maintains good accuracy in both southern and northern Finland, while GSMaP shows a stronger dry bias in the south. At the broader European scale, discrepancies between these two products increase toward higher latitudes. Overall, the study demonstrates that modern satellite-based products can represent Finland’s precipitation characteristics, though accuracy remains seasonally and regionally dependent. IMERG shows clear potential for hydrological and climatological applications in northern Europe, whereas further algorithmic improvements are required to enhance the reliability of high-latitude precipitation estimates.

Tässä diplomityössä arvioidaan kahden satelliittipohjaisen sadantatuotteen, Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM (IMERG) ja Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP), suorituskykyä Suomessa. Suomi edustaa korkeiden leveysasteiden aluetta, jolle ovat tyypillisiä haastavat havainto-olosuhteet, kuten lumisade ja matalat auringon säteilykulmat. Tulokset osoittavat, että IMERG vastaa sademittausasemien sadantaa ja sen vaihtelua tarkemmin kuin GSMaP, erityisesti Etelä-Suomessa. Molemmat tuotteet tunnistavat kesän sateisimmaksi ja kevään kuivimmaksi vuodenajaksi, mutta aliarvioivat talvisadantaa lumisateiden havaitsemiseen liittyvien rajoitteiden vuoksi. IMERG onnistuu kuvaamaan iltapäivän konvektiivisen sadantahuipun, kun taas GSMaP aliarvioi sadantaa ja sisältää ajoitukseen liittyviä virheitä. Suorituskyky vaihtelee alueellisesti: IMERG usein säilyttää hyvän tarkkuuden sekä Etelä- että Pohjois-Suomessa, kun taas GSMaP aliarvioi sadantaa voimakkaammin etelässä. Laajemmin Euroopan mittakaavassa näiden kahden tuotteen väliset erot kasvavat kohti korkeampia leveysasteita. Kokonaisuudessaan tutkimus osoittaa, että modernit satelliittipohjaiset sadantatuotteet kykenevät kuvaamaan Suomen sadannan ominaispiirteitä, vaikka tarkkuus vaihtelee edelleen vuodenaikojen ja alueiden välillä. IMERG osoittaa selkeää potentiaalia hydrologisissa ja klimatologisissa sovelluksissa Pohjois-Euroopassa, vaikka korkeiden leveysasteiden sadanta-arvioiden luotettavuuden parantamiseksi tarvitaan edelleen algoritmisia kehitystoimia.

Description

Supervisor

Lotsari, Eliisa

Thesis advisor

Oki, Taikan

Keywords

precipitation estimation, remote sensing, satellite products, rain gauge observations, diurnal cycle, high latitudes

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202512159249

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG