不同源降水数据在天山南坡阿克苏河流域适用性分析

降水是水热循环以及气候变化研究的重要环节,降水资料的准确与否直接影响流域尺度的水文过程研究。本文基于2000-2015年天山南坡阿克苏河流域气象站点观测降水数据,对比分析了Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）降水数据集和Global Land Data Assimilation System（GLDAS）两种具有代表性的降水格网数据集在阿克苏河流域的适用性。结果表明：TRMM3B43数据在阿克苏河流域的整体表现优于GLDAS-2数据。两种数据的精度在月尺度上表现最优,相关系数分别为0.938和0.901,通过了0.01的显著性检验;在季节尺度,TRMM3B43数据各季节与站点插值的拟合度要优于GLDAS-2数据,但二者均呈现出高估冷季降水而低估暖季降水的趋势;在年尺度上,两种数据表现较差。在空间分布上,两种数据类型均能够反映出阿克苏河流域降水自西北向东南递减的空间分布趋势。并且两种数据在平原区的表现均优于山区,低估高海拔地区降水而高估低海拔地区的降水。     

塔里木河流域TRMM降水数据精度评估

利用塔里木河流域24个气象站降水数据,分析了2000-2013年TRMM多卫星降水数据(TRMM 3B43 v7)在塔里木河流域的适用性。检验结果表明:全年来看,TRMM数据对研究区所有站点的年均降水量拟合较好(R²=0.8846),流域内24个站点平均年降水量相对偏差为19.02%,其中60%的站点表现为TRMM年降水量高于地面实测年降水量;月降水方面,除个别站点(于田、且末、乌恰)较差外,大部分站点的拟合度都较好;就季节而言:春季拟合效果最好,夏、秋季的TRMM数据存在低估问题,而冬季则偏高估;流域降水量由东南向西北递增,并在西北部边缘地区增加较显著,形成一个相对丰水带;而向沙漠腹地方向延伸的降水量则呈减少趋势。同时流域最大降水区域在一年中变化存在一定的规律。     

四套NDVI数据集在青海三江源地区的一致性评估

NDVI是监测地表植被变化的重要工具,但不同来源的NDVI数据集在不同尺度下的应用存在较大差异,需要对其进行一致性评估。本研究选取了SPOT、MODIS、GIMMS以及CDR AVHRR等四套NDVI数据集,采用相关分析和趋势分析的方法,评估了2000—2015年间四套数据集在三江源地区年际变化的一致性和差异性,结果表明：(1)从NDVI平均值的年际变化趋势来看,SOPT NDVI和MODIS NDVI均呈现出增加的趋势,且两者之间具有最强的相关性（R=0.72,p<0.001）,而GIMMS NDVI和CDR AVHRR NDVI则呈现出减少的趋势。(2)从栅格尺度的NDVI年际变化趋势来看,SPOT NDVI、MODIS NDVI以及GIMMS NDVI均呈现出整体变绿的趋势,变绿像元占比分别为86.94%、69.52%以及66.95%,而CDR AVHRR NDVI数据则呈现出整体变褐的趋势,变绿像元占比仅为33.38%。(3)从不同海拔梯度下四套NDVI数据集的差异来看,四套数据集中平均NDVI随海拔增加的变化趋势相同,但GIMMS的平均NDVI值要显著大于其他三套数据集...     

1900-2009 年中国均一化逐月降水数据集研制

收集、整理全国1900-2009 年110 年逐月站点历史降水量资料,采取标准正态检验(SNHT) 方法,对台站序列进行了均一性检验,并对部分明显不连续的站点序列进行了均一化调整和订正。在此基础上,分别对近百年降水距平序列和1971-2000 年气候标准值进行了网格化,形成了逐月网格化气候数据集(5°×5°,2°×2°),并采用经验正交展开(EOF) 技术方案进行了统计插补实验,形成了完整的5°×5°经纬度网格点数据集。基于不同分辨率网格数据集,建立了110 年中国降水变化序列,计算了110 年中年及季节降水量变化趋势。结果表明,中国近110 年来年降水量变化略呈下降趋势,但没有达到统计显著性水平,各个季节的情况略有差别。统计插补后对1900年以后几年的降水量略有下降,使得近百年线性趋势略上升。     

ERA5再分析降水数据在中国的适用性分析

为了探讨ERA5再分析降水数据在中国区的适用性,以全国728个站点的日降水数据为参考,使用Pearson相关系数、均方根误差、平均绝对误差、探测率、误报率以及公正先兆评分分析了ERA5再分析降水数据在不同时间尺度(月、季)、不同气候区、不同海拔梯度下的精度以及ERA5再分析数据对暴雨和干旱事件的刻画能力.结果表明:ER...     

全球历史森林数据中国区域的可靠性评估

全球历史土地利用数据集对于深入理解全球或区域环境变化具有重要意义。历史森林数据作为其重要组成部分,在区域尺度上的可靠性至今鲜有评估。以中国区域为研究对象,依据中国学者基于历史文献资料重建的中国历史森林数据(CHFD),采用趋势、数量和空间格局等对比法,对全球数据集(SAGE、PJ和KK10)中国森林数据的可靠性进行评估。结果表明:①虽然全球数据集中国森林数据与CHFD在近300年的变化趋势上均呈减少态势,但数量上差异较大。其中,SAGE数据集对中国1700年以来的森林面积估算较CHFD高出约20%～40%;KK10数据集重建的1700-1850年森林数量则高出约32%～46%;而PJ数据集由于吸纳了区域性研究成果,其总量与CHFD较为接近,多数时点的数量差异低于20%。②在省区尺度上,从总量与CHFD较为接近的PJ数据集来看,其与CHFD数据集森林变化趋势差异较大省区占到84%,而数量差异较大的省区占比高达92%。③在网格尺度上,PJ与CHFD数据集相对差异率> 70%的网格占比高达60%～80%,二者的时空动态格局差异明显。④全球数据集中国历史森林数据未能客观反映该区域森林变化的过程与格局特征,造成这一现象的原因在于全球与区域性数据集重建历史数据所依据的资料源不同,以及基于不同空间尺度构建的重建方法的差异等。     

新疆夏季降水时空分布的适用性评估

新疆气象站点稀疏且分布不均,高精度时空气象数据缺乏。基于数据同化的再分析资料,可成为解决这一问题的有效途径。利用美国国家环境预报中心再分析数据(CFSR)、欧洲中期数值预报中心再分析数据(ERA-Interim)和美国国家航空航天局再分析数据(MERRA)中的降水数据,分别与1979-2007年新疆气象观测数据和日本气象厅高分辨率亚洲陆地降水数据(APHRO)进行数理统计分析,评估了这3套再分析数据在新疆的适用性。3套再分析数据可有效表征新疆大部分地区年内降水的时空分布特征,夏季降水偏差小于100%;但未能捕捉到夏季降水的长期趋势。夏季降水的偏差与高程具有显著的相关性,这可为订正3套再分析数据、提高降水数据的精度提供技术支撑。     

RFE2.0遥感降水数据在新疆的适用性评价

结合新疆的65个气象观测站日降水数据,采用连续验证统计方法、分类验证统计方法对RFE2.0遥感降水数据在新疆的适用性进行了评估。结果表明：（1）通过连续验证统计分析,新疆地区平均偏差MBE （Mean Bias Error）总体对日降水量高估,均值为0.4 mm,在0.5 mm内的站点超过70%。RFE2.0遥感降水数据与地面观测站的日降水量之间相关系数R的平均值为0.4,表现为较低的相关性。从偏离真实值情况来说,东疆模拟值和观测值最接近。（2）分类验证统计方法对降水事件FBI （Frequency Bias Index）有所高估。按片区来说,降水事件高估的小值区主要在北疆,高估程度低于全疆平均水平。北疆的正确率POD （Probability of Detection）大于南疆、东疆,同时北疆发生空报率FAR （False Alarm Rate）的可能性也小于南疆、东疆。（3）通过实例验证了RFE2.0在北疆、南疆、东疆的可靠性。以上规律可为RFE2.0在新疆的应用提供科学依据。     

从光谱指数到融合数据集的全球植被遥感数据产品

遥感对地观测为理解陆地植被动态与全球环境变化规律提供了数据基础,基于卫星观测的全球植被遥感数据产品近年来层出不穷,但缺乏基于数据使用者视角的系统梳理。本文回顾了全球植被遥感数据产品的发展历程,梳理了相关卫星计划及对应数据产品,分析了从植被光谱指数到生物物理特征参量、传统光学遥感反演到叶绿素荧光及星载微波反演产品、从单一传感器生产到多数据源—多数据集融合产品的发展脉络,阐述了全球植被遥感数据产品的来源、特征与关联关系。认为当前全球植被遥感数据产品的生产与应用存在一定脱节,遥感产品精度制约了对地球系统的深入理解。全球植被遥感数据产品正从宏观状态监测向专业化、精细化、标准化转变,建议未来制备全球遥感数据产品应充分利用目前已积累的长时序观测数据,融合多源观测资料,提升现有数据集的时空分辨率、精度及连续性;注重提高特殊区域与特定类型生态系统的反演精度,加强多维植被特征的一体化监测;建立全球植被产品数据共享平台,提供标准的全流程数据处理与分发服务,将数据不确定性信息高效、清晰提供给用户。     

TRMM卫星降水数据在川渝地区的适用性分析

在地形复杂的川渝地区,利用72个气象站点的实测降水数据对TRMM(Tropical Rainfall MeasurementMission)卫星降水数据的精度分别在年、季和月尺度上进行验证,并进一步分析了高程和坡度对月尺度验证结果的影响,同时借助主成分分析法,对比了高程与坡度对TRMM 3B43降水数据的影响程度.结果表明:TRMM3B43估算的年降水量在川渝地区平均偏高5.38％,其中西部高原区估算结果比中东部地区相对精确.TRMM3B43与气象站点的季尺度降水数据拟合优度较高,但各季拟合优度之间存在差异,其中春季降水的拟合优度高于其余季节.而TRMM 3B43的月数据与站点实测降水数据拟合优度R2=0.7615,相关系数R=0.87,表明两者之间相关性显著,数据精度较高;就单个站点而言,大部分站点相关系数较高,误差较小,但叙永站相关系数相对较低,小金、雅安、雷波、盐源以及攀枝花站点数据误差相对较大.高程对数据精度的影响较坡度大,且呈现三次非线性回归的变化特征,随着高程的升高,R呈现增大的变化趋势,|Bias(％)|则呈现出增大—减小—增大的变化趋势;坡度对降水数据精度的影响相对较小且变化规律也较复杂,整体上随坡度变化,TRMM 3B43数据精度受到明显的影响.     

Accuracy evaluation of two precipitation datasets over upper reach of Heihe River Basin, northwestern China

As an important forcing data for hydrologic models, precipitation has significant effects on model simulation. The China Meteorological Forcing Dataset (ITP) and Global Land Data Assimilation System (G...     

Evaluation of satellite-based precipitation estimation over Iran

Precipitation in semi-arid countries such as Iran is one of the most important elements for all aspects of human life. In areas with sparse ground-based precipitation observation networks, the reliable high spatial and temporal resolution of satellite-based precipitation estimation might be the best source for meteorological and hydrological studies. In the present study, four different satellite rainfall estimates (CMORPH, PERSIANN, adjusted PERSIANN, and TRMM-3B42 V6) are evaluated using a relatively dense Islamic Republic of Iran's Meteorological Organization (IRIMO) rain-gauge network as reference. These evaluations were done at daily and monthly time scales with a spatial resolution of 0.25° × 0.25° latitude/longitude. The topography of Iran is complicated and includes different, very diverse climates. For example, there is an extremely wet (low-elevation) Caspian Sea coastal region in the north, an arid desert in the center, and high mountainous areas in the west and north. Different rainfall regimes vary between these extremes. In order to conduct an objective intercomparison of the various satellite products, the study was designed to minimize the level of uncertainties in the evaluation process. To reduce gauge uncertainties, only the 32 pixels, which include at least five rain gauges, are considered. Evaluation results vary by different areas. The satellite products had a Probability of Detection (POD) greater than 40% in the southern part of the country and the regions of the Zagros Mountains. However, all satellite products exhibited poor performance over the Caspian Sea coastal region, where they underestimated precipitation in this relatively wet and moderate climate region. Seasonal analysis shows that spring precipitations are detected more accurately than winter precipitation, especially for the mountainous areas all over the country. Comparisons of different satellite products show that adj-PERSIANN and TRMM-3B42 V6 have better performance, and CMORPH has poor estimation, especially over the Zagros Mountains. The comparison between PERSIANN and adj-PERSIANN shows that the bias adjustment improved the POD, which is a daily scale statistic.     

1900-2009年中国均一化逐月降水数据集研制(英文)

Based on the collection and processing of the China national-wide monthly station observational precipitation data in 1900-2009,the data series for each station has been tested for their homogeneity with the Standard Normalized Homogeneity Test(SNHT) method and the inhomogeneous parts of the series are adjusted or corrected.Based on the data,the precipitation anomalies during 1900-2009 and the climatology normals during 1971-2000 have been transformed into the grid boxes at 5°×5° and 2°×2° resolutions respectively.And two grid form datasets are constructed by combining the normal and anomalies.After that,the missing values for the 5°×5° grid dataset are interpolated by Empirical Orthogonal Function(EOF) techniques.With the datasets of different resolutions,the precipitation change series during 1900-2009 over China's mainland are built,and the annual and seasonal precipitation trends for the recent 110 years are analyzed.The result indicates that the annual precipitation shows a slight dryer trend during the past 110 years,notwithstanding lack of statistical confidence.It is worth noting that after the interpolation of the missing values,the annual precipitation amounts in the early 1900s become less,which increases the changing trend of the annual precipitation in China for the whole 110 years slightly(from-7.48 mm/100a to-6.48 mm/100a).     

雅鲁藏布江流域多源降水产品评估及其在水文模拟中的应用

论文对比分析了1980—2016年基于站点插值降水数据CMA(China Meteorological Administration)和APHRODITE(Asian Precipitation-Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation)、卫星遥感降水数据PERSIANN-CDR(Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Network-Climate Data Record)和GPM(Global Precipitation Measurement)、大气再分析数据GLDAS(Global Land Data Assimilation System)以及区域气候模式输出数据HAR(High Asia Refined analysis)在雅鲁藏布江7个子流域的降水时空描述,利用国家气象站点数据对各套降水数据进行单点验证,并以这6套降水数据驱动VIC(Variable Infiltration Capacity)大尺度陆面水文模型反向评估了各套降水产品在雅鲁藏布江各子流域径流模拟中的应用潜力。结果表明：① PERSIANN-CDR和GLDAS年均降水量最高(770~790 mm),其次是HAR和GPM(650~660 mm),CMA和APHRODITE年均降水量最低(460~500 mm)。除GPM外,其他降水产品在各子流域都能表现季风流域的降水特征,约70%~90%的年降水量集中在6—9月份。② 除PERSIANN-CDR和GLDAS外,其他降水产品皆捕捉到流域降水自东南向西北递减的空间分布特征。其中,HAR数据空间分辨率最高,表现出更详细的流域内部降水空间分布特征。③ 与对应网格内的国家气象站降水数据对比显示,APHRODITE、GPM和HAR降水整体低估(低估10%~30%),且严重低估的站点主要集中在下游(低估40%~120%)。PERSIANN-CDR和GLDAS整体表现为高估上游流域站点降水(高估28%~60%),但低估下游流域站点降水(低估11%~21%)。④ 在流域径流模拟上,当前的6套降水产品在精度或时段上仍无法满足水文模型模拟的需求。⑤ 通过水文模型反向评估,6套降水产品中区域气候模式输出的HAR在流域平均降水量和季节分配上更合理。     

新疆天山山区夏季降水日变化特征及其与海拔高度关系

天山山区是新疆干旱区降水最为充沛的区域,已有针对该区域降水的研究大多使用日降水及以上尺度资料,降水日变化特征分析相对较少.基于天山山区11个国家气象站2012—2018年夏季(6—8月)逐小时降水资料,分析降水特征量(包括降水量、降水频次和降水强度)的日变化特征,揭示降水与海拔高度的关系.结果表明:总降水量和总降水频次...     

雅鲁藏布江流域不同源降水数据质量对比研究

本文以雅鲁藏布江流域为研究区,利用13个气象站点的实测降水量数据在年和月尺度上验证了中国地面降水网格数据、CRU(Climatic Research Unit)降水数据和GLDAS(Global Land Data Assimilation System)降水数据的精度,并分析了不同源数据降水量年际变化特征和概率分布特性之间的差异。结果表明：4种不同来源的降水数据均存在一定程度的差异。年尺度和月尺度上中国地面降水网格数据与实测降水量数值最接近;而CRU降水数据和GLDAS降水数据与实测降水量相差较大,在使用时需谨慎。从空间差异性看,年尺度上CRU降水数据在每个站点与实测降水数据的相关性均高于GLDAS降水数据,说明前者的空间一致性较好,但相对误差却比GLDAS降水数据大。从年内变化趋势看,中国地面降水网格数据能较好地反映流域降水月尺度的变化特征,CRU降水数据则在流域大部分地区的汛期时段都存在明显的高估,而GLDAS数据无法反映月降水变化趋势,年内坦化现象十分显著。从年际变化特征看,中国地面降水网格数据能较好地反映实际降水量的年际变化特征,而GLDAS降水数据和CRU降水数据反映的降水量年际变化特征偏小,其中GLDAS数据的坦化现象更严重,会高估低降水值,低估高降水值。从降水概率分布情况来看,3种来源的降水数据均不能反映站点实测的极端降水事件。     

秦岭—大巴山高分辨率气温和降水格点数据集的建立及其对区域气候的指示

本文建立了秦岭—大巴山高分辨率(～29 m×29 m)的气候格点数据集,包括逐月气温和降水、年均温和年降水、春夏秋冬气温和降水。空间插值方法采用国际上较为先进的ANUSPLIN软件内置的薄盘光滑样条函数,以经度、纬度和海拔为独立变量。空间插值结果与流行的WorldClim 2.0气候格点数据集具有一致性,但是比后者更精确、分辨率更高、细节更突出。本文揭示和证实:秦岭南麓是最冷月气温的0℃分界线。秦岭—大巴山气温具有明显的垂直地带性。6月气温直减率最大,为0.61℃/100 m;12月气温直减率最小,为0.38℃/100 m;年均气温直减率为0.51℃/100 m。夏季和秋季降水从西南向东北递减,强降水中心出现在大巴山西南坡。冬季降水从东南向西北递减。大巴山是年降水1000 mm分界线,夏季降水500mm分界线;秦岭是年降水800 mm分界线,夏季降水400 mm分界线。与大尺度大气环流对比揭示:秦岭—大巴山气温和降水空间分布主要受到东亚季风和地形因子的控制。本文进一步明确了秦岭和大巴山的气候意义:大巴山主要阻挡夏季风北上,影响降水空间分布;秦岭主要阻挡冬季风南下,影响冬季气温空间分布。本文建立的高分辨率气候格点数据集,加深了对区域气候的认识,并将有多方面的用途。     

Estimation of areal precipitation in the Qilian Mountains based on a gridded dataset since 1961

Based on a 0.5°×0.5° daily gridded precipitation dataset and observations in meteorological stations released by the National Meteorological Information Center, the interannual variation of areal precipitation in the Qilian Mountains during 1961-2012 is investigated using principal component analysis (PCA) and regression analysis, and the relationship between areal precipitation and drought accumulation intensity is also analyzed. The results indicate that the spatial distribution of precipitation in the Qilian Mountains can be well reflected by the gridded dataset. The gridded data-based precipitation in mountainous region is generally larger than that in plain region, and the eastern section of the mountain range usually has more precipitation than the western section. The annual mean areal precipitation in the Qilian Mountains is 724.9×10⁸ m³, and the seasonal means in spring, summer, autumn and winter are 118.9×10⁸ m³, 469.4×10⁸ m³, 122.5×10⁸ m³ and 14.1×10⁸ m³, respectively. Summer is a season with the largest areal precipitation among the four seasons, and the proportion in summer is approximately 64.76%. The areal precipitation in summer, autumn and winter shows increasing trends, but a decreasing trend is seen in spring. Among the four seasons, summer have the largest trend magnitude of 1.7×10⁸ m³×a^-1. The correlation between areal precipitation in the mountainous region and dry-wet conditions in the mountains and the surroundings can be well exhibited. There is a negative correlation between drought accumulation intensity and the larger areal precipitation is consistent with the weaker drought intensity for this region.     

全球降雨计划GSMaP与IMERG卫星降雨产品在陕西地区的精度评估

以中国气象局提供的地面降雨观测资料为参考,利用相关系数、均方根误差和相对偏差,降雨误报率、命中率和关键成功指数等6种不同的统计分析指标,从年、季、月、日4种不同的时间尺度对两种高分辨率卫星降雨产品(IMERG和GSMaP)在陕西省的精度进行了对比和评价,并对二者在监测强降雨过程中的表现进行了对比分析.结果表明:(1)在...