淮河上游区域GPM IMERG卫星降水数据应用评价

为系统评估GPM IMERG V05B卫星降水产品在淮河息县以上流域的应用,以流域内9个地面站实测雨量数据作为参考,应用统计指标、分类指标及极端降水指标,对2015～2017年GPM IMERG产品分别评价分析了日、月、年尺度上统计指标与分类指标,评估了不同雨强、极端降水探测性能。结果表明,GPM IMERG卫星降水产品与地面监测数据在日、月尺度的降水监测值表现出较好的相关性,总体呈高估现象,日尺度探测率高于0.8,但错报率、汉森和凯普斯得分不理想,月尺度上在8、9月份存在低估,年雨量误差10.0%～23.8%;GPM IMERG对小雨综合探测性能强,但错报率较高,对中雨探测精度较高;极端降水事件探测能力表现不稳定。     

渠溪河流域GPM IMERG卫星降水对地面站点降水的可替代性研究

为评估IMERG卫星降水产品在空间覆盖范围、时空分辨率、雨雪数据观测等方面较上一代产品TMPA的改进效果,以三峡区间渠溪河流域为例,选择地面实测雨量数据作为参考值,在对IMERG产品进行统计分析评估的基础上,进一步运用BTOPMC分布式水文模型对其进行水文适用性评估,探讨IMERG卫星降水对实测降水GAUGE的可替代性,并选择TMPA产品进行了对比。结果表明,IMERG在渠溪河流域精度较高、水文表现较好,具有替代地面站点观测数据的潜力。     

IMERG降水卫星在贵州省三岔河流域降水预报误差评估中的应用

以贵州省三岔河流域为研究区域，利用2018年1月1日～2020年12月31日期间的76个气象站观测数据评估全球降水观测计划多卫星降水产品IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)的雨量站订正产品IMERG Final Run (IMERG＿FR)和准实时产品IMERG Early Run (IMERG＿ER)在岩溶地貌的小流域的降水观测准确度，通过设定不同的降水阈值评估IMERG两种降水产品IMERG＿FR和IMERG＿ER对不同降水量区间的探测能力，评估指标包括相关系数(C_CC)、相对偏差(R_RB)、均方根误差(R_RMSE)、探测率(P_POD)、临界成功指数(C_CSI)和误报率(F_FAR)。结果表明，在整体上，IMERG＿FR和IMERG＿ER在该小型流域有一定降水探测能力，对降水强度的估算精度还存在提升空间。     

雅鲁藏布江流域GPM和TRMM遥感降水产品精度评估

分析雅鲁藏布江流域降水的时空变化规律,是高原地区水文研究的重要基础。以雅鲁藏布江流域为研究区,基于中国区域地面气象要素数据集,利用平均误差、相关系数、相对偏差、均方根误差等评价指标和误差分析方法,系统评估了GPM与TRMM降水产品数据在不同时空尺度的精度。结果表明,日、月尺度上两个产品数据平均相对误差值均与降水量呈正相关,出现西低东高现象,TRMM在高降水地区平均相对误差值更大,GPM冬季拟合效果不及TRMM产品;两种降水产品的精度在流域不同区域也有明显差异,西部区域TRMM产品数据误差更小;而中东部区域,GPM产品虽然相对偏差更大,但均方根误差更小,数据精度整体更高;另外,GPM对于强降水事件及其降水过程具有更好的监测能力;整体上,两个产品对于产生降雨均有较好的观测能力,GPM、TRMM产品对于连续无雨日的相关性拟合较差,观测精度一般,GPM相对于TRMM产品在雅鲁藏布江流域的提升并不明显。研究成果可为区域水资源管理与水文研究提供依据。     

GPM卫星定量降水产品在南流江流域的适用性研究

在南流江流域定量评估三种GPM IMERG降水产品（FRCal、ER、FRUncal）的精度，并通过新安江模型模拟径流量，探讨IMERG卫星降水产品在南流江流域的水文适用性。结果表明，FRCal、ER、FRUncal与地面观测的平均月降水相关系数（CC）在0.80以上，尤其FRCal更是高达0.94，在日尺度上稍差，但FRCal的CC值亦高达0.71；在不同的时间尺度上，FRCal相对于ER、FRUncal更符合地面降水观测结果；将IMERG产品日降水数据驱动新安江模型模拟的径流与观测流量有一定偏差，与ER（0.46）、FRUncal（0.54）相比，FRCal的纳什指数NSCE（0.59）较大，具有更好的水文模拟性能，但FRCal略微低估了流域汛期的流量。IMERG产品在南流江流域对降水捕捉准确性较高，但在径流模拟方面还需改进。     

鄱阳湖流域降水时空变化特征

基于鄱阳湖流域81个气象站逐日降水数据,采用强度-面积-持续时间(IAD)方法研究了气候变化背景下鄱阳湖流域降水时空变化特征.结果 显示:鄱阳湖流域总降水量呈略增加的趋势,但是由于雨日数的明显减少,导致降水强度的增加,降水概率分布曲线右移,强降水事件发生概率增大;从降水事件看,鄱阳湖流域极端强降水事件平均强度为60.9 mm/d,增加趋势不显著,但强降水频率却在以1.5次/10a的增幅显著增加,同时强降水的影响面积也在以400 km2/a持续增加.鄱阳湖流域整体面临的洪涝风险持续增大,必须采取更加有效的防灾减灾措施.     

近30年太湖流域极端降水特征分析

基于太湖流域98个代表雨量站1981~2010年逐日降水资料,利用百分位阈值法定义各测站极端降水阈值,分析了不同极端降水事件的频次及其平均强度的空间分布特征,并对极端降水进行趋势分析。结果表明,浙西区极端降水事件频次出现较高,湖西区的中部和东南部降水强度较大;从季节分布来看,汛期5~10月出现极端雨日频次高,且强度相对较大;全太湖流域各区年平均极端雨日普遍呈微弱下降趋势,武澄锡虞区、阳澄淀泖区、浦东浦西区极端降水平均强度呈上升趋势,其他区变化趋势不显著。     

基于深度学习的无资料地区多源降水融合与性能综合评估

为研究卫星-地面站点降水融合校正对遥感降水数据在无资料地区水文应用的意义,构建了考虑时空因素的深度神经网络(CNN-LSTM)融合模型,结合地形因子和气象站点实测资料对渫水流域TRMM 3B42遥感数据进行融合校正,并定量评估校正后的日降水误差。结果表明,经过CNN-LSTM模型校正后的降水数据精度有所提高,其与站点降水资料的相关系数在0.65以上,均方根误差、平均绝对误差、探测率分别比原始TRMM数据精度提升4.01%、8.09%、16.61%,且校正后的数据明显低估了降水;在不同雨强条件下遥感融合校正降水精度表现良好,但对于暴雨事件探测的精度仍有待提高。     

IMERG卫星降水产品实时监测黄河流域干旱效用分析

基于黄河流域2000年6月至2017年12月的地面栅格CPAP数据,选择多时间尺度的标准化降水指数(S_(PI)),运用统计指标评估IMERG Early Run V6降水产品在流域实时干旱监测的性能。结果表明,IMERG能较准确地捕捉黄河流域的降水量空间变化,相关系数高于0.8的区域占流域面积的73%,相对偏差绝对值低于25%的区域占54%;尤其在湿润地区表现出较好的稳定性和可靠性。IMERG、CPAP数据计算的SPI在中下游大部分地区相关性较好(C_C0.6)、命中率较高(0.5P_(OD)0.8)、虚警率较低(F_(AR) 0.5),而在黄河源区空间异质性较高;另外,随着时间尺度的增加,IMERG计算的SPI指数的适用性显著提高。IMERG实时监测干旱的方案明显高估了干旱特征,而在河套平原的效果相对较好,因此该方案适合黄河流域部分区域,但整体存在一定偏差,需谨慎使用。     

黄土高原典型流域网格化逐时降水融合产品CMPA V1.0的精度分析

选取黄土高原无定河、窟野河和皇甫川流域为研究区,从水文应用角度评估了中国自动站与CMORPH融合的逐时降水产品(CMPA V1.0)的精度。结果表明,CMPA V1.0降雨数据总体上较雨量站实测值偏低;与6、9月相比,8月降水产品精度较低。随降水量级的增加,CMPA V1.0对降水事件发生频次的监测能力和对降水事件监测的稳定性有所降低,误报率整体升高;CMPA V1.0低估了小雨的发生频率及降水贡献率,高估了雨强大于2.5mm/h降雨的发生频率及降水贡献率;CMPA V1.0能合理地反映研究区降水的日变化过程,但低估了研究区的时段平均降水量和时段平均降水频率,高估了研究区14:00前的时段平均降水强度。     

老哈河流域降水变化特征分析

在降水变化趋势分析基础上,结合模比离差系数累积曲线及统计学方法分析了流域降水的时空变化特征.结果表明,老哈河流域降水存在较大的时空变异性,流域降水量有逐年增加趋势,雨日有逐年减少趋势,降水量和雨日呈正相关性;流域降水量由西南往东北明显递减,雨日分布为上下游偏大、中游偏少;流域降水量随地面高程的增加而显著增加,高程每增加1 km降水量平均增加116 mm.     

基于网络爬虫和IDF曲线的郑州城区致灾降水特征研究

近年来,极端降水引发的城市内涝问题日益突出,对城市灾害性降水特征研究愈发重要。以郑州城区13个雨量站2011~2018年的降水摘录数据为基础,基于网络爬虫技术获取降雨场次同步的微博新闻报道信息,以敏感词为依据确定致灾降水的发生时间,利用GIS软件从水文过程演化角度对城市易涝点进行分析;结合郑州市暴雨强度公式,绘制郑州市不同重现期下的标准IDF曲线,与已判定致灾的34场降水强度-历时曲线对比,定量描述本地致灾降水特征。结果表明,郑州市致灾降水可分为雨强致灾和雨量致灾两种,主要致灾标准为峰值降雨20min内雨量达到25mm及以上,以及场次降水60min内雨量达到40mm及以上。     

基于WGEN天气发生器的石羊河流域降水模拟

为实现石羊河流域降水的模拟,通过改进WGEN天气发生器模型算法,选择民勤、永昌、武威、门源、乌鞘岭、景泰、靖远和西宁等8个站点,利用各站点1968～1997年雨季逐日降水资料进行了降水模拟参数估计,并在此基础上采用KS检验及绘制Q-Q图对模型在石羊河流域的适用性进行评价,发现除尾部拟合不理想外,GAMMA分布能较好地拟合石羊河流域的降水状况;利用各站点1998～2017年雨季逐日降水资料实测值与模拟值,选取月平均降水日数、日平均降水量、雨日平均降水量和月最大降水量作为评价要素,分别计算4个评价要素中模拟值与实测值的均方根误差、平均绝对百分误差和相关指数,以此来评价降水模拟效果。结果表明,该模型能较好地模拟石羊河流域除极端降水情况以外的其他降水状况。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

CMORPH卫星站点融合降水的沂河流域径流模拟适用性评估

为验证卫星地面融合降水在北方半湿润地区径流模拟中的适用性，对比了2008～2012年沂河流域汛期的CMORPH融合降水和实测网格降水时空分布，并分别驱动HEC-HMS模型进行日径流模拟、洪水模拟，进而评估利用卫星地面融合降水进行洪水预报的可行性。结果表明，在沂河流域，CMORPH卫星站点融合降水与实测网格降水具有较高的相关性，其洪水模拟精度与实测网格降水相当，径流深和洪峰的预报能力更优，在研究区洪水预报中具有很好的适用性。     

五种降水数据产品在元江—红河流域的适应性评估

红河作为重要的国际河流,研究不同降水产品在红河流域的适用性,对于丰富区域水资源数据有重要意义。基于红河流域及其附近的29个气象站点实测降水数据,从时间和空间两个角度评估CRU、GPCC、GPCP、PREC/L、APHRO五种产品的降水数据。结果表明,总体上来看,这五种产品均能较好地反映红河流域降水的时空分布特征,综合分析GPCP表现最佳。从年降水量的对比来看,CRU、GPCC、PREC/L、APHRO存在对降水的低估,GPCP存在对降水高估;五种降水数据在旱季的降水精度比雨季表现好,夏季表现最差。在年降水量的空间分布上,五种降水数据整体上均表现出较为一致的空间分布特征;通过计算五种降水数据的降水空间分布图与实测降水空间分布图的Kappa系数,GPCC与实测降水空间分布表现为显著一致,其他降水产品表现为基本一致,且多数格点数据的降水精度与实测气象站点的高程呈正比。评估红河流域多源降水数据集的适用性,极大地丰富了红河流域的降水资料,为资料匮乏地区水资源研究提供了更多可能。     

澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

CFSR、ERA-Interim再分析降水数据在高寒山区径流模拟中的适用性

为能更好地在严重稀缺资料地区开展水文水资源相关方面的工作,以天山西部山区的喀什河流域为典型研究区,基于1990~2000年现有的实测水文气象站点资料、CFSR与ERA-Interim数据,通过对比流域内两再分析降水数据空间分布情况、水文站点处实测与两再分析数据的降水时间序列变化及两再分析降水数据经过一定处理后驱动VIC模型所得的径流过程与实测径流过程三个方面,并评价了各再分析降水数据在喀什河流域的适用性。结果表明,两再分析降水分布符合山区大于平原、东部多于西部的规律,符合实际地理分布特点。流域内ERA-Interim年降水范围较为合理,而CFSR年降水范围则不太符合现实情况;两再分析降水数据春夏秋三季降水分布较为一致,其中ERA-Interim降水在流域内的高值区随季节变化较为明显,CFSR降水可能由于数据集本身或分辨率较低的缘故导致变化不为明显。冬季降水可能由于所针对的对象并非高寒区及冬季固液态降水的转化关系未深究这两个因素而较为反常。此外,CFSR降水高估了ERAInterim弱降水区,低估了其强降水区;研究区内CFSR降水存在高估实际降水的现象,而ERA-Interim降水存在低估强降水的现象;ERA-Interim在两套水文参数下均具有较为良好的模拟效果,且ERA-Interim数据在喀什河流域具有更好的适用性。     

PERSIANN-CDR产品对淮河流域干旱特征辨识性能评估

基于淮河流域164个地面观测站1983~2016年的降水观测资料,对PERSIANN-CDR降水产品的降水反演性能进行评估,并将其应用于淮河流域的干旱评估工作中。通过精度检验,认为PERSIANN-CDR对淮河流域月尺度的面雨量具有良好的估算性能,在时空尺度上均能较好地反演淮河流域降雨的演变规律。采用标准化降水指数,从干旱事件的发生时间、发生次数、发生强度、覆盖面积和空间分布特征等多方面对该卫星降水产品的干旱辨识性能进行了评估,发现卫星数据对干旱事件的识别、干旱强度的估算及干旱时空分布特征的反演结果均较为可靠。但PERSIANN-CDR卫星数据对干旱空间分布特征的辨识能力会随着干旱事件时间尺度的增大而减小,此外,其对淮河流域干旱强度和覆盖面积的评估略偏严峻。     

秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应

为探索秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应,选择月河流域和灞河流域为典型流域,根据两流域干流站1960~2010年逐月径流资料,用距平累积法、非参数Mann-Kendall法和R/S分析法等方法对年代际、月尺度径流特征进行对比分析,并考虑年内降水变化,建立降水径流关系模型,定量分析降水变化和人类活动对径流的贡献率。结果表明,两流域径流具有较高的相关性,趋势变化规律大体一致,径流系数基本相同;径流年际变化中径流深接近,均呈震荡下降趋势,且灞河流域下降趋势更明显;年代际变化均呈W型,突变点均在1985~1987年之间,灞河流域通过显著性检验;灞河流域径流年内分配比月河流域更平均,灞河流域年内径流呈双峰型,月河流域径流年内变化呈单峰型;随着时间尺度的降低,两流域径流相关性降低。