Analysis of the relationship between total and effective rainfall by means of streamflow shot noise and rainfall stochastic models

Linking the results of two research topics on rainfall and streamflow stochastic models, the relationship between total and effective rainfall is studied here. The short time streamflow process is examined concerning the climatic and hydrogeological characters of the watershed, identifying four distinct components giving rise to runoff. In this way the watershed can be regarded as a four-component linear system, whose input is the effective rainfall. Finally, the streamflow model is used as an effective rainfall inverse estimator, allowing the analysis of the links between total and effective rainfall assuming a simple transformation law. The determination of this law is performed by applying a stochastic model, whose parameters are estimated on the companion series of recorded total rainfall and reconstructed effective rainfall. An application to a case study shows the effectiveness of the proposed approach.

---

Sommario Raccordando i risultati di due ricerche sui modelli stocastici di pioggia e dei deflussi, vengono qui studiate le relazioni fra la pioggia totale e la pioggia efficace. I deflussi aggregati a breve scala temporale sono esaminati alla luce delle caratteristiche climatiche e idrogeologiche del bacino idrografico, identificando quanttro distinte componenti che danno origine al deflusso. II bacino idrografico viene così rappresentato da un sistema lineare a quattro componenti, il cui input è la pioggia efficace. Pertanto, il modello dei deflussi viene usato per effettuare la stima inversa delle piogge efficaci, consentendo lo studio delle relazioni fra le piogge totali ed efficaci ipotizzando una semplice legge di trasformazione. La determinazione di questa legge è effettuata applicando un modello stocastico, i cui parametri sono stimati sulle serie corrispondenti di pioggia totale registrata e di pioggia efficace ricostruita. Un'applicazione a un caso reale mostra l'efficacia dell'approccio proposto.