卫星与地面观测融合降雨产品精度与径流模拟评估

虽然近年来卫星反演降雨产品逐渐成熟,但精度仍较差,不能满足现代水文气象业务和科研的需求,因此需要地面观测资料对其进行订正。文中采用的卫星与地面站融合数据是基于中国3万多个自动站降雨观测数据和CMORPH卫星反演降雨资料,采用PDF(probability density function)和OI(optimal interpolation)两步融合方法生成的中国区域高时空分辨率(0.1°/1h)的降雨量融合产品。通过在汉江丹江口水库以上流域建立分布式水文模型,对2008～2012年的融合降雨数据进行水文模拟适用性分析。结果表明:在日尺度上,CMORPH卫星降雨与地面站点融合数据具有较好的相关性,但存在一定的系统偏差;该降雨产品能较好地捕捉到强度小于25 mm的中小降雨,其模拟的径流与流域下部高峰流量的观测结果有较好的一致性,但总水量比实测值低15.7%,NSE达0.723。研究成果为基于高时空分辨率的卫星雨量计融合降雨产品在分布式水文模型的水文适用性提供了新的见解和经验,并为该数据在流域洪水模拟的水文预报应用提供参考与借鉴。     

基于EMOS方法的多源遥感降水数据融合与性能评估——以黄河中游为例

选择对气候变化和人类活动极为敏感的黄河中游为研究区,采用集成模型输出统计方法(EMOS)对多源遥感降水数据(CHIRPS、CMORPH、PERSIANN-CDR和TMPA 3B42)进行数据融合,并对其基本统计性能和降水等级性能进行评估。研究发现:采用EMOS数据融合方法获得的降水数据集可更好地捕捉观测降水的空间分布和年际均值,其基本统计性能(δBIAS=-3.4%;δRMSE=13.1mm;γKGE=0.233)明显优越于4种独立的遥感降水产品、4种产品的均值(MME)以及采用分位数映射法(QM)获取的数据集,但各统计指标存在较大的空间差异性;EMOS方法获得降水数据集显著地改善了对中雨的检测性能(探测率DPOD=0.38);相对MME,EMOS对大雨的综合探测能力(关键成功指数ECSI)提高了12%,表明该方法对高强度降水的正确检测能力更具优势。基于EMOS多源数据融合方法获得的高精度数据集,可为黄河中游典型生态恢复区的极端降水-水沙关系研究提供科学支撑,具有较好的科学价值和应用前景。     

GPM卫星降水产品在中国大陆的精度评估

为评估全球降水计划(GPM)主流卫星降水产品IMERG和GSMaP在中国大陆的适用性,基于中国气象局提供的地面降水数据集,选用6种统计指标及误差分解方法对其反演精度进行多时空尺度评估,并分析其误差组分特征.结果表明:①IMERG系列产品的统计指标整体表现较好,IMERG_Final虽改善了IMERG_Late在部分地区...     

TMPA 卫星降水数据的评估与校正

卫星遥感降水由于时空分辨率的优势在现代水文模拟中正起着越来越大的作用。本研究对黄河源区的两套卫星降水产品(TMPA准实时3B42RT和研究数据3B42V6)进行了详细评估,结果表明,3B42RT与3B42V6相比会明显高估地面降水,而两者对降水事件的反演能力基本一致。通过引入"降水重心"的概念,两套卫星降水产品均可以基本反映降水的空间分布及长期演变过程。在两者尤其是3B42RT数据的校正中,首先将卫星数据与地面站点月降水对比,再等比例降尺度回日降水,然后尝试逐步订正和最优插值两种残差处理方法,从而使降水量和降水分布的精度进一步提高。最后用校正后的卫星降水驱动分布式水文模型,利用输出径流间接验证校正的效果。     

长江上游ECMWF降水和径流预报产品评估

欧洲中期天气预报中心近年发布了季节性的GloFAS Seasonal径流和SEAS5降水集合预报产品。选取长江上游6个控制站的径流预报及4个分区的面雨量预报为研究对象,通过计算分析AUC、ROCSS和可靠性等指标,评估了这2种产品对于长江上游水库群蓄水期的枯水情景的预报能力。结果表明:2种产品提前一个月判断枯水雨情的效果较好,但产品倾向过度预测枯水事件发生的可能性,在实际生产运用中需得到重视。研究成果可为基于中长期预报的长江上游水库群提前蓄水调度提供科学依据与技术支撑。     

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...     

尼尔基水库上游格点降水数据适用性评估

以尼尔基水库上游流域为研究对象,评估了国家气象信息中心空间分辨率为0. 5°×0. 5°格点的逐日降水产品数据在该流域的适用性。基于格点降水产品提供的逐日降水量资料和该流域17个雨量站的相应资料,应用相关系数R、相对误差RE和均方根误差RMSE 3个指标分别对应用格点降雨产品数据的流域面雨量值及旬径流预报值进行精度分析。结果表明:基于格点数据的面雨量值与实测面雨量间相关系数R为0. 70,相对误差RE为16. 64%,均方根误差RMSE为4. 09 mm,精度满足检验标准,可以用于描述该流域的面雨量值;基于格点面雨量值预报旬径流量时,预报径流值与实测径流值间高度相关;拟合期、检验期径流预报值略微偏大,而外推期存在低估的现象,误差相对较大,但与应用实测面雨量得到的预报径流值误差相差仅3%,该格点降水数据可以替代实测站点的雨量数据用于研究流域。     

雨水集蓄利用技术在太行山区的应用

由于长期以来受干旱缺水的制约,太行山北部山区人畜用水困难,粮食产量低而不稳,严重影响了农业和农村经济的发展以及人民生活水平的提高。雨水集蓄利用技术的应用,促进了农业稳产高产,加快了农村经济发展,提高了山区农村人民生活水平,为干旱山区农业和农村经济的发展探索出了一些有益的经验和模式。     

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。     

多普勒天气雷达降水估测在特克斯县北部暴雨灾后评估中的应用

利用多普勒天气雷达资料,对2011年5月31日发生在特克斯县北部的一次强对流暴雨天气过程进行了雷达降水估测分析,估测的降水总量与实际情况仍然存在偏差,但多普勒雷达降水回波强度变化、回波总面积、强回波面积与过程降水量大小的吻合较好,对这次降水过程具有灾后评估的指示意义.     

基于Triple-collocation方法的多源降水产品评估

多源降水产品在过去十几年来得到了广泛的应用,然而在数据缺失区其可靠性检验的难度较大。采用Triple-Collocation(TC)方法可以在未知真值的情况下,对三组相互独立的产品进行交叉评估。基于TC方法,综合评估了卫星遥感产品、再分析产品与地面实测数据集在中国区域的不确定性。研究所选空间分辨率为0.25°,时间分辨率为日尺度,数据选用时段为2013—2015年。首先,在中国南方对TC方法进行可靠性验证。通过与传统方法所得结果(相关性系数CC与均方根误差RMSE)对比,相对偏差仅为4.5%与3.0%,而后将方法应用于整个中国大陆区域(除台湾地区),并重点关注青藏高原数据缺失区。结果显示:在卫星产品中,IMERG整体表现最优;在青藏高原无台站网格点上,IMERG与ERA-interim所得平均CC分别为0.63与0.61,略优于地面实测数据集(0.58),这表明卫星遥感产品与再分析产品在青藏高原区域具有一定的优势和应用潜力;实测数据在台站稀疏区域的高不确定性也得到了进一步验证。研究成果证明了TC方法在中国大陆区域的适用性和可靠性,为数据缺失区的降水产品评估提供新的思路和方法。     

红河流域TRMM卫星降水数据精度评价

利用红河流域及周边地区45个气象站点1998-2015年实测降水数据,在不同时空尺度上对TRMM3B43V7卫星降水数据进行精度评价,并分析高程、坡度和坡向对降水数据精度的影响。结果表明:在年尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R~2为0.75,整体上TRMM降水数据比站点实测降水数据偏高7.73%,月尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R~2为0.84,两者之间相关性显著,季尺度上,春季降水拟合优度(R~2=0.77)高于其余3个季节,冬季降水拟合优度最差(R~2=0.64);流域尺度上,降水重心移动轨迹表明TRMM降水数据基本能反映降水的空间分布及演变过程,站点尺度上,各站点的相关系数均大于0.84,相对偏差较大的站点主要分布在河谷和盆地地区;TRMM降水数据在海拔大于1 000 m、坡度小于2°以及东南方向上的精度较高;主成分分析方法表明坡度和坡向对TRMM降水数据精度的影响大于高程。     

太行山前丘陵区基岩裂隙水赋存的非均一性和易疏干性特性

根据碧流河流域生态特征,分析了适合该流域的河道生态需水计算方法,应用于碧流河水库兴利调度,并以生态目标为基础,确定下游河道的生态需水量。结果表明:碧流河水库下游河道生态环境基本供水量及改善供水量分别需要2 765万m3和4 250万m3。为了保护和改善河流生态环境,促进流域水资源可持续利用,需要采取最严格的用水管理制度,加大非常规水源的开发利用力度,并结合调水工程以及河库连通工程等相关措施。     

祁连山北麓牧区植被生长季不同等级降水时空变化特征

以祁连山北麓肃南县牧区为研究区,选取周边7个气象站1961-2016年的日降水资料,采用气候倾向率、Hurst指数、Mann-Kendall检验和反距离加权插值等方法,对肃南县植被生长季降水的时空变化特征进行研究。结果表明:肃南县植被生长季降水量和降水强度距平百分率趋势显著增加,而降水日数增加趋势不显著;植被生长季降水量和降水强度在1998年发生显著突变,而降水日数无显著突变;植被生长季降水以小雨为主,中雨降水变异系数较大,但近年来趋于稳定上升状态;植被生长季降水日数和降水强度在空间上呈东南多西北少,小雨降水分布与其分布类似,而中雨强度呈南少北多的空间分布差异;小雨对肃南县植被生长季降水量贡献较大,但近年来中雨比小雨增加明显,降水时空分布呈不均衡发展趋势。     

吉林市平原区地下水水质评价及成因分析

为进行吉林市平原区水质评价和水质成因分析,从该市平原区34个水质监测井的监测数据中选取铁、锰、氨氮等8项指标,运用BP神经网络法进行评价,并将评价结果与《地下水质量标准GBT14848-93》中的加附注评分法进行对比分析。评价结果基本一致,表明BP神经网络方法的评价结果可信,能够对地下水水质进行综合评价。该评价方法不需要确定权值,避免了赋予权值时主观误差的产生。所绘制的吉林市平原区地下水水质分区图表明,平原区地下水Ⅳ、Ⅴ级别水质区占较大面积,而Ⅱ、Ⅲ级别水质区分布较少。公因子空间分布图表明,平原区地下水水质的主要人为影响因素是化工企业的工业废水、烟尘等的不当排放,排污管道的渗漏,工业废弃物和生活垃圾的堆放以及农业中化肥农药的过量使用等。