TRMM/ GPM卫星降水产品在淮河上游逐日和小时尺度的精度评估

基于淮河流域上游区(洪河口以上) 2014年4月-2015年12月的实测逐日和小时降水数据,采用综合评价指标评估了TRMM 3B42 v7和GPM IMERG卫星产品在逐日和小时尺度上的监测精度。结果表明:逐日尺度上,对于流域面平均降水和网格降水,GPM产品与实测降水的相关性略优于TRMM,相关系数为0. 87,误差略大于TRMM,但均控制在0. 8 mm/d以内;降水探测能力方面,GPM与实测降水的一致性较高,尤其表现在小雨和中雨降水事件上,可用于日尺度的水文模拟和水资源评价等研究。小时尺度上,TRMM对6场极端降水的监测能力比较稳定,略有低估(BIAS均值为-6%),GPM对不同的极端降水事件监测能力不一,可靠性相对较低,相对于TRMM卫星降水产品,GPM在对极端降水的监测能力方面还有待提高。     

GPM卫星降水产品在长江流域应用的精度估算

为评价GPM卫星降水产品在长江流域的探测精度,利用长江流域224个气象站点2014年4月1日至2017年12月31日的逐日实测降水数据和GPM卫星遥感探测数据,通过相关系数R、平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE、相对偏差RB四种指标评价了GPM卫星降水产品在长江流域年、月、日尺度上的探测精度,并运用探测率POD、误报率FAR、偏差率BIAS、公正先兆评分ETS四种指标衡量了GPM对不同量级降水的捕捉能力。结果表明:①年尺度上,GPM卫星与实测降水的R、MAE、RMSE和RB值分别为0.92,0.44,0.57 mm/d和5.68%,表现出较高的探测精度;②月尺度上,GPM卫星在冬夏两季月份与实测值的一致性较差,并明显低估了冬季月份的降水,且对夏季月份的降水估计存在较高误差;③日尺度上,GPM对弱降水的捕捉能力较强,对强降水探测能力较差;④总体而言,GPM在年月尺度上通过表现出较高的相关系数R和较低的MAE和RMSE误差值,显示出比日尺度上更高的探测精度。     

TRMM和GPM卫星遥感降水产品在广西地区的适用性评价

为准确评估TRMM和GPM卫星降水产品在广西地区的精度和适用性,利用广西2001年～2017年89个国家气象观测站资料分别对TRMM 3B43(V7)和最新版的GPM IMERG(V6)卫星遥感降水产品数据进行多尺度、长时间序列和空间一致性检验。结果表明,TRMM和GPM两产品整体上与实测值的相关系数和均方根误差分别为0.912、54.06和0.914、52.93,两者精度相差不大;两产品逐年检验精度指标走势相似,从季节尺度来看两种产品在春冬季的精度较夏秋季高,从月尺度角度来看12月和1月精度最高,5月和6月精度最差;TRMM和GPM降水产品在广西整体上存在高估,两者与实测值的相对偏差分别为6.18%、4.51%,尤其是在广西西南部高估较为严重。整体来看,GPM降水产品精度略优于TRMM。     

多卫星遥感降水数据在塔里木河流域的适用性分析

资料缺乏地区由于其复杂的地形,站点布设困难,实测资料匮乏,遥感降水产品是实测资料的有益补充及替代。以塔里木河流域的子流域开都-孔雀河流域为研究区,采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据,评估了TRMM 3B42RT、TRMM 3B42V7、CMORPH RAW、CMORPH CRT等四种遥感降水产品的精度。同时,在塔里木河的子流域玉龙喀什河流域,基于SRM模型,评估了以上几种遥感降水产品模拟径流的适用性。结果表明,TRMM 3B42V7的精度最高,TRMM 3B42RT的精度较低,CMORPH在山区的精度也较高,而CMORPH在平原地区高估了降水量;在四种遥感降水产品中,TRMM 3B42V7最适于模拟径流,可以基本表征日径流变化过程。     

GPM IMERG卫星降水产品在黄淮海平原的适用性研究

高时空分辨率的全球降水测量计划(Global Precipitation Measurement,GPM)是继热带降水观测计划(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)之后新一代的全球卫星降水产品,为全球气候变化、洪旱监测等研究工作提供了有力的数据支持。基于黄淮海平原2015年3月-2016年2月59个气象站点逐日降水数据,采用相关系数(CC)、相对误差(BIAS)、均方根误差(RMSE)3个指标在多时空尺度评估了GPM IMERG卫星降水产品在研究区的适用性。结果表明:日尺度上,GPM IMERG数据与站点数据拟合效果较好(CC=0.95),但GPM IMERG对降水高估17.90%。月尺度上,6月-8月均方根误差最高,9个月份的相关系数均大于0.80;季节尺度上,除秋季的相关系数小于0.90外,其余季节的相关性均较高,夏季均方根误差最大。此外,GPM IMERG还能较好地反映黄淮海平原由南到北降水量逐渐减少的空间分布格局。通过对比两种数据日降水时间序列,发现GPM IMERG降水产品与气象站点降水变化趋势较为一致。总体而言,GPM IMERG卫星降水产品与气象站点数据表现出较好的相关性,虽然存在轻微的高估现象,但能够以较高的精度和较小的误差估测降水。     

多源降水信息在秦淮河流域洪水模拟中的应用

目前天气雷达测雨与卫星遥感降水具有高时空分辨率与大面积的覆盖范围等特点,为洪水模拟预报提供了新的数据支持,但此类降水产品的预报能力差别较大,因此需对其进行精度评估。结合地面雨量站观测数据,在中纬度秦淮河下游流域定量评估S波段雷达测雨和全球高分辨率卫星CMORPH,Era-Interim,GPM和TRMM(3B42V7)降水数据的精度,并采用三水源新安江模型对选定的3场洪水过程进行了模拟。结果表明:在洪水过程径流模拟中,S波段雷达测雨数据与4种卫星降水产品均具有较好的径流模拟适用性;除雨量站外,精确度最高为S波段雷达和GPM,是当前评估中最好的降水产品,径流模拟精度达到0.92以上,且两种降水产品的趋势一致,其次是TRMM(3B42V7),Era-Interim,CMORPH卫星降水数据。研究成果可为天气雷达与常用卫星遥感降水数据在流域洪水模拟的水文预报应用提供参考与借鉴。     

TRMM卫星降水产品在尼洋河流域的适用性定量分析

作为地面雨量站资料的重要补充,卫星降水产品对资料短缺或无资料地区尤为重要。位于我国高寒山区的尼洋河流域属于典型的资料短缺地区,根据5个气象站点2001-2016年的月降水数据和中国地面降水日值格点数据集2001-2013年的日降水资料,利用反距离权重插值法对其进行处理,在尼洋河流域分别对月、日尺度数据用相关系数(R)和相对误差(BIAS)检验TRMM降水数据的精度。结果表明:在时间尺度上,TRMM月降水数据与实测数据在流域整体上一致性良好(R=0. 90),而日降水数据的一致性较差(R=0. 29),且BIAS较大;在单一站点上,TRMM月降水数据的精度较高(R 0. 9),而日尺度R 0. 50,精度较低。在空间尺度上,通过克里金插值法得到TRMM降水精度的空间分布,月降水精度由西向东逐渐减小,而日降水的精度与之相反。整体上,TRMM月降水数据精度高,具有较好的适用性,根据TRMM月降水数据分析尼洋河降水时空分布特征。结果显示尼洋河流域降水大都集中在5月至9月,而11月至次年2月,降水量很少;年降雨量呈现由西北向东部逐渐递增的趋势,不同区域降水量差异较大。     

GPM与TRMM降水数据在柴达木盆地的精度评估

为探究TRMM与GPM降水数据在气象站点稀少的柴达木盆地的适用性,以地形复杂、降水时空异质性强且气象站点稀少的柴达木盆地为研究区,基于盆地内的10个气象站点实测数据,对比和评估了近5 a的TRMM 3B42 v7和GPM IMERG v5-F降水数据精度及其在柴达木盆地的适用性.结果表明:TRMM、GPM降水数据对柴达...     

基准降水对GPM数据精度的影响——以南京“20170610”极端降水事件为例

现有文献多采用两种途径生成评价GPM等卫星遥感反演降水数据精度的基准资料：站点基准降水和插值基准降水，然而，关于基准资料生成方法对卫星降水数据精度的影响以及应优先采纳哪种基准资料尚缺乏深入研究。因此，本文以南京“20170610”极端降水事件为例，利用地面稠密雨量站的观测资料，设计了不同地表雨量站点密度下的随机抽取试验，解析了不同地表基准降水条件下IMERG Early、IMERG Late和GSMaP NOW三种GPM数据的精度特征。结果发现，基准降水对GPM数据精度的影响与雨量要素、数据类型、指标类型、站点密度有关。进一步以高超密度站点插值降水作为“真实”降水，量化了不同站点密度条件下两种基准降水的误差，发现对于24 h累积雨量和逐小时降水过程，存在一定的雨量站点平均密度临界值。若雨量站点密度高于该临界值，以插值降水为基准评价GPM数据的精度更合理，否则采用插值降水和站点降水为基准均可。本文研究深化了对GPM降水数据误差特性的认识，可为合理选取评估卫星降水数据的地表基准数据生成方法提供参考。     

滦河流域遥感反演降水产品高精度空间降尺度方法

以滦河流域为研究对象,对流域2018年GPM（global precipitation measurement mission）降水产品适用性进行评估;利用降水与海拔、经纬度和归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）之间的相关性,构建基于PSO-BP（particle swarm optimization-back propagation）的GPM降水空间降尺度模型,得到2018年滦河流域空间分辨率1 km的降水数据。[JP]结果表明：原始GPM降水产品可以较准确地表达滦河流域降水,但总体存在降水量高估现象;以国家气象中心降水产品CGDPA（China gauge-based daily precipitation analysis）数据为基准,对空间降尺度前后的降水数据进行精度评估,发现在年、季和月不同时间尺度上,空间降尺度后的降水数据与CGDPA数据相关性更高,均方根误差更小,相对偏差值控制在±10%以内,[JP]这说明降尺度后降水数据空间分辨率和精度都更高。     

不同卫星遥感降水数据在辽宁东部区域的适用性和精度对比分析

本文采用M-K检验方法和相关分析方法 ,结合辽宁东部区域降水站点数据,对比TRMM和GSMaP两种卫星遥感降水数据在辽宁东部地区的适用性和精度。研究结果表明:在年尺度上,GSMaP和TRMM降水数据和实测降水之间相关系数分别为0.62和0.36;在季节尺度上,两种卫星遥感降水数据均在夏季和实测降水相关性最高,且M-K检验值最高。在月尺度上,GSMaP卫星遥感降水数据和实测降水之间的差距小于TRMM卫星遥感降水数据。研究成果对于卫星遥感降水数据的应用分析提供参考价值。     

IMERG系列产品在大汶河流域的降水监测能力评价

为探究高分辨率多卫星联合反演IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)卫星降水产品在大汶河流域的监测精度与适用性,以2001～2019年较长系列地面雨量站实测数据为基准,采用探测率、虚报率等11个指标,对IMERG系列Early、Late、Final产品在研究区的降水监测能力进行评价。结果表明：(1)日、月、年尺度下,Final产品的精度最好,Early、Late两个产品的精度基本一致,在时间上,IMERG系列产品均能较好反映流域降水的年际变化与年内分配;在空间上,表现为整体高估研究区降水量,低估泰山区域降水量(相对偏差小于-20%)。(2)在不同强度日降水探测能力方面,IMERG系列产品间差异不大,仅对小雨有较好的命中率(探测率>0.6)。各产品探测能力一般,整体表现为误报率较高(误报率>0.7)、探测率与关键成功率较低,同时,随着降水强度的增大,各产品探测能力呈下降趋势。(3) IMERG系列产品均具有一定的极端降水监测能力,Final产品评价结果更优、表现更为稳定,在参与评价的5个指数中,Final产品有4...     

GPM卫星降水产品在“7·21”河南极端暴雨过程中的误差评估

为评估卫星定量降水估测（Quantitative Precipitation Estimation, QPE）产品在气象预测以及灾害预警监测的能力,研究针对台风"烟花"给河南省带来的极端降水过程,以地面雨量站观测数据为参考,采用相关系数（CC）、相对偏差（RB）、均方根误差（RMSE）、分数标准误差（FSE）、探测率（POD）、误报率（FAR）以及临界成功指数（CSI）这7种精度评价指标和统计方法分析和评估全球降水测量计划（Global Precipitation Measurement, GPM）的多卫星融合降水产品中的IMERG（Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM） Version 06中的准实时产品IMERG_ER和近实时产品IMERG_LR,以及全球卫星降水制图（Global Satellite Mapping of Precipitation, GSMaP） Version 07中的准实时产品GSMaP_NRT和标准产品GSMaP_MVK。与...     

TRMM卫星降水产品在南流江流域的精度评估

为了评估TRMM 3B42-V7的两套卫星降水反演数据产品的精度,选取南流江流域的常乐水文站以上集水区域为研究区域,以雨量站点的观测资料为参考,采用相关系数、探测率等指标,以及绘制空间降雨量分布图,建立评价模型。结果表明,两套卫星降雨产品都存在高估降雨量的现象,日尺度降雨量相对偏差在5%左右,且流域内有区域性差别;整体上TRMM3B42V7降雨产品的精度优于TRMM3B42RTV7,前者TRMM3B42V7降雨产品存在一定误差,但在缺乏地面降雨资料的地区仍具有应用价值。     

TRMM卫星降水数据在老哈河流域的精度评估

采用地面雨量站点观测降水作为基准数据,评估热带降雨观测计划(TRMM)最新一代降水产品3B42V7在高纬度半干旱的老哈河流域的精度。结果显示:TRMM 3B42V7在老哈河流域较基准降水系统偏大,平均偏差为17.46%,相关系数为0.73,平均意义上日卫星降水精度相对较高;但TRMM 3B42V7绝对值偏差达到81.26%,在绝对值意义上日卫星降水精度较低;经过GPCC地面月降水量偏差校准,TRMM 3B42V7精度在月尺度上有较大提高,绝对偏差为21.95%,相关系数达到0.98;TRMM 3B42V7精度同纬度和高程存在明显的相关关系;TRMM3B42V7能较好反映老哈河流域日降水事件并展现降水的空间分布特征。因此,TRMM 3B42V7可用于老哈河流域月尺度的水文过程模拟、水资源评价与规划等相关研究。     

TRMM3B43降水产品在西藏地区的精度检验和应用

以西藏地区38个国家基准站和基本站的实测降水资料,利用双线性插值、相关系数、散点斜率和相对误差等指标,对热带降水测量卫星(TRMM)的3B43降水产品的精度进行检验和分析。结果表明:月尺度上,整体而言TRMM3B43降水产品与实测降水量具有较好的一致性,其中西藏西部和东部喜马拉雅山脉东段北麓地区相关性相对较差,平均相对误差较大。年尺度上TRMM3B43降水产品的相关性不如月尺度好,平均相对误差随统计数值的增大而减小。在应用TRMM3B43降水产品进行流域面雨量估算时,采用气象站点实测降水资料校准TRMM3B43降水产品的T-G联合法,对TRMM3B43降水产品进行订正。     

乌苏里江流域TRMM降水数据精度评价与修正

将地面站点观测的降水数据作为基准降水数据,评估汛期热带降雨观测计划(TRMM)降水产品3B42研究型数据(V7)与实时降水数据(RT)的日以及月尺度数据在黑龙江省乌苏里江流域的时空精度。结果表明:在时间尺度上,TRMM 3B42V7与3B42RT的日降水数据与站点降水数据相比,均系统性偏小,且相关性不是很好;相对而言,3B42RT与站点数据的偏差程度较小,相关性较好;月尺度数据与日尺度数据相比,月数据精度均有很大提高,且2种产品数据精度相差不大;在空间尺度上,TRMM 3B42V7和3B42RT都能较好地展现乌苏里江流域降水的空间分布特征。针对评估结果,使用加法和乘法模型对TRMM 3B42V7和3B42RT的月降水数据进行修正。修正后,2种TRMM卫星降水产品的月降水数据精度均有提高,并且加法模型修正效果更好。因此,可选取加法模型修正后的3B42RT月尺度降水数据用于汛期乌苏里江流域的相关水文研究。     

星载降水雷达的交叉分析和案例应用

星载降水雷达是太空中对降水观测最精确的仪器,目前星载降水雷达有TRMM PR、GPM DPR和Cloud Sat CPR,但对于三颗雷达产品的认识及应用还相对不足。在全球范围内对三颗雷达的样本进行了两两匹配,为确保匹配样本时空范围一致,样本间空间差异不大于2 km,时间差异不大于20 min。基于匹配样本首先对三颗雷达从多角度进行了交叉对比,最后将经过地面校正的TRMM PR和GPM DPR数据应用于研究青藏高原降水地形关系。结果表明:PR和DPR降水数据的空间分布和纬度条带分布基本相似;DPR相比于PR显著提升了对小降水的观测能力,CPR对小降水观测最准确,但是低估了中大降水,因而CPR在低纬度地区降水强度低于其他产品,但是在高纬度地区降水强度则高于其他产品;基于雷达降水应用表明,青藏高原大部分流域累积降水随着高程的增加指数下降,降水地形效应最显著的是喜马拉雅山脉南坡中部,降水呈现双峰模式。     

湘江流域 TRMM 降水数据精度检验

数据精度检验是卫星遥感降水数据应用中的关键问题之一。目前对TRMM数据精度检验多以偏差和相关性分析等方法为主,对不同雨量等级的估计检验比较缺乏。针对湘江流域,引入模糊综合评分方法以解决不同雨量等级降水估计的检验,同时利用泰森多边形法、模糊综合评分方法、相关系数法和散点斜率法,以研究区内14个气象站点实测降水数据为"真值",对TRMM 3B42降水数据在日、月尺度分别进行了定性和定量精度检验。结果表明:研究区TRMM 3B42降水数据在月、日尺度上相关系数分别达到了0.93、0.48,前者偏差值Bias比后者低84%,精度更优;在不同降水量级的预测中,精度由好到差依次为小雨、暴雨、大雨、中雨,其中小雨预报精度最好,达到良好水平,其他雨量级预报精度为中等水平。     

多卫星遥感降水产品在柬埔寨的应用比较分析

柬埔寨地区的水资源十分丰富,但由于气象、水文站点的稀缺以及水文气象数据的不连续等原因,导致流域基本水雨情及水资源特征数据不够完善、全面和准确,不利于该国水资源的科学管理和开发利用。一系列高时空分辨率的遥感降水产品的出现为降水数据的缺失和不连续提供了新的解决方法。选取了5种高精度的遥感降雨数据(CHIRPS、CMORPH_CRT、CMORRPH_BLD、MSWEP、TRMM)对柬埔寨地区2003~2015年降雨的时空分布差异、精度评价、极端降雨估计情况进行了对比分析。结果表明,5组遥感降雨产品总体均能较好地反映柬埔寨地区降雨的时间及空间变化规律。这对于柬埔寨及其它无资料地区的水资源研究及工程设计工作具有一定的指导作用。