Rainfall organization and storm tracking in urban Barcelona, NE Spain, using a high-resolution rain gauge network

Abstract

Extreme rainfall in urban areas can cause major economic damage, a problem expected to intensify with climate change. Despite this, high-resolution studies at the city scale remain limited. This study analyzes rainfall organization and storm dynamics over Barcelona using data from a dense rain gauge network (1994–2019). The aim is to identify dominant spatial patterns and understand how storms evolve in relation to local urban and topographic features. Principal component analysis and simple scaling analysis revealed signs of a rainfall island effect, possibly linked to the urban heat island and modulated by orographic and coastal influences. Tailored rainfall indices highlighted a division between inland areas shaped by orography and coastal zones influenced by the sea. These spatial structures evolved with rainfall duration, shifting from localized contrasts at a 10 min resolution to more homogeneous distributions at daily scales. Storm tracking showed that 90% of speeds ranged from 5 to 60 km/h and intense rainfall events typically moved east–southeast toward the sea and north–northeast. Faster storms tended to follow preferred directions reflecting mesoscale circulations and possible modulations by local terrain. These findings underscore how urban morphology, local relief, and a coastal setting may shape rainfall at the city scale, in interaction with broader Mediterranean synoptic dynamics.

The authors gratefully acknowledge Barcelona Cicle de l’Aigua, SA (BCASA) for providing the high-resolution urban rainfall data used in this study. We also extend our sincere thanks to Tomeu Rigo, Anna Rius, and the Servei Meteorològic de Catalunya (SMC) for kindly sharing the radar imagery.

Peer Reviewed

11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles

11.5 - Per a 2030, reduir de forma significativa el nombre de morts causades per desastres, inclosos els relacionats amb l’aigua, i de persones afectades per aquests, i reduir substancialment les pèrdues econòmiques directes causades per desastres relacionades amb el producte interior brut mundial, fent un èmfasi especial en la protecció de les persones pobres i de les persones en situacions de vulnerabilitat

11.b - Per a 2020, augmentar substancialment el nombre de ciutats i assentaments humans que adopten i posen en marxa polítiques i plans integrats per promoure la inclusió, l’ús eficient dels recursos, la mitigació del canvi climàtic i l’adaptació a aquest, així com la resiliència davant dels desastres, i desenvolupar i posar en pràctica una gestió integral dels riscos de desastre a tots els nivells, d’acord amb el Marc de Sendai per a la reducció del risc de desastres 2015.2030

13 - Acció per al Clima

13.1 - Enfortir la resiliència i la capacitat d’adaptació als riscos relacionats amb el clima i els desastres naturals a tots els països

13.2 - Incorporar mesures relatives al canvi climàtic en les polítiques, les estratègies i els plans nacionals

11.3 - Per a 2030, augmentar la urbanització inclusiva i sostenible, així com la capacitat de planificar i gestionar de manera participativa, integrada i sostenible els assentaments humans a tots els països

Postprint (published version)