Abstract The present study uses hourly rainfall measurements from 36 raingauge stations in the northeastern United States with more than 55 years of recordings, to assess the accuracy and robustness of three conceptually different parametric approaches to produce intensity-duration-frequency (IDF) curves from rainfall records: (a) the well celebrated parametric IDF model based on annual maxima (AM) series, initially introduced by Rossi and Villani (1994) and later extended by Koutsoyiannis et al. (1998), (b) a peaks-over-threshold (PoT) model based on proper fitting of a reparametrized generalized Pareto (GP) distribution to the scaled excesses of the average rainfall intensity over various durations d, and (c) the analytical approximation introduced by Langousis et al. (2009) for estimation of multifractal (MF) rainfall maxima. Since its development, the third approach has never been tested in real world applications, and/or compared to routinely used approaches for IDF curve estimation. The obtained results show that the MF approach may constitute an important tool for hydrological applications, as it produces more accurate and robust IDF estimates than the other two approaches, irrespective of the duration d and return period T of interest, especially in cases where rainfall records exhibit significant length limitations. In addition, the parameters of the MF analytical approximation are found to be descriptive of the local topography and rainfall climatology of the region, providing a physically meaningful modeling setting that is particularly suited for regional frequency analysis and IDF estimation at ungauged locations.

中文翻译：

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从短期降雨记录中估算强度-持续时间-频率曲线的年度最大值、阈值峰值和多重分形参数方法的定量评估

摘要 本研究使用来自美国东北部 36 个雨量计站的每小时降雨量测量数据，其记录超过 55 年，以评估三种概念不同的参数方法的准确性和稳健性，以从降雨量中产生强度-持续时间-频率 (IDF)记录：（a）著名的基于年度最大值（AM）系列的参数IDF模型，最初由Rossi和Villani（1994）引入，后来由Koutsoyiannis等人扩展。(1998)，(b) 基于重新参数化的广义帕累托 (GP) 分布对不同持续时间 d 内平均降雨强度的比例过度的适当拟合的峰值超过阈值 (PoT) 模型，以及 (c) 分析Langousis 等人引入的近似。(2009) 用于估计多重分形 (MF) 降雨最大值。自开发以来，第三种方法从未在实际应用中进行过测试，和/或与 IDF 曲线估计的常规使用方法进行比较。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。第三种方法从未在实际应用中进行过测试，和/或与 IDF 曲线估计的常规使用方法进行比较。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。第三种方法从未在实际应用中进行过测试，和/或与 IDF 曲线估计的常规使用方法进行比较。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。和/或与常规使用的 IDF 曲线估计方法进行比较。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。和/或与常规使用的 IDF 曲线估计方法进行比较。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。获得的结果表明 MF 方法可能构成水文应用的一个重要工具，因为它比其他两种方法产生更准确和可靠的 IDF 估计，而不管持续时间 d 和感兴趣的重现期 T，特别是在降雨记录的情况下表现出明显的长度限制。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。特别是在降雨记录表现出明显长度限制的情况下。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。特别是在降雨记录表现出明显长度限制的情况下。此外，发现 MF 分析近似的参数描述了该地区的局部地形和降雨气候学，提供了一种具有物理意义的建模设置，特别适用于未测量位置的区域频率分析和 IDF 估计。