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IMERG卫星降水数据在嘉陵江流域的干旱监测效用评估

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水文 2023年第4期43卷 88-95页

作者：董永超甘富万高扬刁庠潘越广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

针对嘉陵江流域存在雨热同期,水旱灾害频发的现象,为快速且准确地把握流域内降水与干旱情况,利用覆盖范围广且分辨率高的网格化IMERG卫星降水数据对嘉陵江流域进行多时空尺度反演,基于卫星降水数据采用标准化降水指数SPI并运用游程理论... 详细信息

针对嘉陵江流域存在雨热同期,水旱灾害频发的现象,为快速且准确地把握流域内降水与干旱情况,利用覆盖范围广且分辨率高的网格化IMERG卫星降水数据对嘉陵江流域进行多时空尺度反演,基于卫星降水数据采用标准化降水指数SPI并运用游程理论对流域实行干旱监测。结果表明三种卫星降水数据中的IMERG-F能更准确地反映流域内的日降水量,整体高估地面降水2.6%;IMERG-F与地面实测降水驱动的SPI指数保持较高的一致性CC>0.9;MERG-F更能准确地呈现出流域的干湿特征;IMERG-E对干旱次数的模拟效果最优,IMERG-F对平均干旱历时和平均干旱烈度的监测结果最好。

关键词： IMERG 卫星降水 SPI指数干旱监测嘉陵江流域

基于新安江模型的老挝南俄河流域径流变化贡献率分析

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水利水电科技进展 2024年第3期44卷 21-26页

作者：林雍权陈启慧李琼芳张静芳张炜尹瑞琪方凯悦河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 呼和浩特水文水资源分中心内蒙古呼和浩特010010 内蒙古自治区水利发展中心内蒙古呼和浩特010020

为分析20世纪60年代以来气候变化和人类活动对老挝南俄河流域径流变化的贡献率,基于流域内地面站点实测降水数据,对广泛应用于湄公河流域的APHRODITE和MSWEP两种卫星降水产品日降水数据进行了偏差校正,采用经校正的基准期卫星日降水和... 详细信息

为分析20世纪60年代以来气候变化和人类活动对老挝南俄河流域径流变化的贡献率,基于流域内地面站点实测降水数据,对广泛应用于湄公河流域的APHRODITE和MSWEP两种卫星降水产品日降水数据进行了偏差校正,采用经校正的基准期卫星日降水和白冠洪、欣赫普两站点实测日径流资料构建了新安江模型,模拟还原了流域水库影响期的天然日径流过程,定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:南俄河流域年径流总体呈下降趋势;白冠洪站两个水库影响期气候变化对径流变化的贡献率分别为-429%和-399%,欣赫普站水库影响期气候变化对径流变化的贡献率为-380%,而对应的人类活动贡献率分别为529%、499%和480%,人类活动是流域径流变化的主要原因;以水库运行为主的人类活动对径流年内分配影响显著,丰水期人类活动影响量的绝对值超过气候变化影响量绝对值的2倍。

关键词：径流变化卫星降水新安江模型敏感性分析南俄河流域

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长江上游卫星及再分析降水数据的适用性评估

河海大学学报(自然科学版) 2023年

作者：胡文韬余钟波陈松峰谷黄河鞠琴周婷河海大学全球变化与水循环国际合作联合实验室江苏省水资源服务中心河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室安徽农业大学水利工程系

为确定气候变化背景下卫星及再分析降水数据在长江上游的适用性，以中国地面气候资料日值数据集作为参考，使用多种评价指标和误差分解方法，在网格尺度评估了2014.3.2—2019.12.31时段内，来自全球降水观测（GPM）计划的两个产品IMERG-... 详细信息

为确定气候变化背景下卫星及再分析降水数据在长江上游的适用性，以中国地面气候资料日值数据集作为参考，使用多种评价指标和误差分解方法，在网格尺度评估了2014.3.2—2019.12.31时段内，来自全球降水观测（GPM）计划的两个产品IMERG-Final、GSMaP-Gauge以及再分析数据集ERA5-Land中降水数据的精度及其误差结构。结果表明：两个卫星降水产品在流域的适用性良好，ERA5-Land则相较高估了流域降水，尤其在西南部更为显著，适用性较差。各产品时间分辨率越小，表现越好；降水丰富的流域东部误差更大；对于弱降水存在易错报高估的问题，对强降水则存在随着降水强度上升而加剧的低估问题。总体上看，三套产品均能准确捕捉流域降水东高西低的空间格局，与观测降水有着良好的相关性，且近5年表现平稳，有可长期应用的潜力。

关键词：卫星降水再分析降水适用性评估误差结构分析长江上游

全球降水计划多卫星降水联合反演IMERG卫星降水产品在中国大陆地区的多尺度精度评估

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湖泊科学 2019年第2期31卷 560-572页

作者：任英杰雍斌鹿德凯陈汉清河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 河海大学地球科学与工程学院南京211100

以中国气象局逐小时地面降水数据集为参考基准,采用8种统计评价指标综合评估对比了美国NASA研发的全球降水计划(GPM)多卫星降水联合反演IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)卫星降水产品的三个不同版本的Final数据,... 详细信息

以中国气象局逐小时地面降水数据集为参考基准,采用8种统计评价指标综合评估对比了美国NASA研发的全球降水计划(GPM)多卫星降水联合反演IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)卫星降水产品的三个不同版本的Final数据,分析了三套卫星降水在中国大陆地区多时空尺度下的反演精度,探讨了IMERG最新版本V5数据的改进情况及反演中仍然存在的问题.结果表明:IMERG数据能够准确地捕捉到中国大陆地区的降水区域特征,但是在中国西北部地面站点稀疏地区误差较大,精度较低,难以精确估测该地区的实际降水值.最新版本V5数据精度整体上优于先前的V3和V4数据,V5与地面观测数据的相关系数为0.75,均方根误差为7.03 mm/d,较V3、V4有明显提高,改善了V3、V4在中国西北部出现的降水低估问题;但是V5在冬季表现较差且没有解决前期版本存在的高估问题,整体上相对实际降水仍处于高估状态;同时V5在对高雨强事件的捕捉监测能力方面还存在一定的不足,因此建议在强降雨事件监测中需谨慎使用卫星降水IMERG数据集.目前V5系统中的校正算法还存在部分缺陷:为消除全球降水系统性低估问题,目前的校正算法整体性抬升了卫星降水值,从而导致卫星降水反演在中国地区高雨强事件下出现高误报以及高估问题,进而影响到IMERG数据回推以及后续再生数据的精度.

关键词： IMERG 卫星降水中国大陆地区精度评估高估高雨强事件校正算法

TRMM卫星降水数据在洣水流域径流模拟中的应用

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水科学进展 2014年第5期25卷 641-649页

作者：江善虎任立良雍斌袁飞龚露燕杨肖丽河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

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)最新一代卫星降水产品3B42V7的精度;利用站点和卫星两种降水数据驱动栅格新安江模型,采用SCEM-UA算法考虑模型参数不确定性,进行流量过程模拟,评估TRMM 3B42V7在流域... 详细信息

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)最新一代卫星降水产品3B42V7的精度;利用站点和卫星两种降水数据驱动栅格新安江模型,采用SCEM-UA算法考虑模型参数不确定性,进行流量过程模拟,评估TRMM 3B42V7在流域水文模拟和预报中的应用能力。数据精度评估显示:在平均意义上,TRMM 3B42V7日降水精度较高,较站点观测低估了6.68%;但在绝对值意义上,TRMM 3B42V7日降水精度较低,绝对偏差达到57.76%;TRMM 3B42V7经过了地面月降水量偏差校准,其精度在月尺度上有较大提高。径流模拟结果表明:TRMM 3B42V7模拟的日径流过程精度较低,有部分洪峰没有捕捉到,但仍能表征径流的日变化特征;月尺度上模拟径流与实测径流吻合较好,能表征径流的季节性和年内变化特征;计算的日尺度和月尺度95%置信区间包含大部分实测流量过程。

关键词：卫星降水热带降雨观测计划水文模型径流模拟不确定性

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TMPA卫星降水数据的评估与校正

水利学报 2014年第10期45卷 1135-1146页

作者：孙乐强郝振纯王加虎 Ioan Nistor Ousmane Seidou 渥太华大学土木工程系河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

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... 详细信息

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。

关键词：卫星降水评估校正降水重心水文模型

基于CHIRPS卫星降水的雅砻江流域干湿时空演变分析

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长江流域资源与环境 2020年第8期29卷 1800-1811页

作者：刘冀魏榕张特张茜刘艳丽三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心湖北宜昌443002 水资源安全保障湖北省协同创新中心湖北武汉430072 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

雅砻江流域是我国水电开发的重点区域之一,在全球气候变化背景下探究流域干湿时空演变规律有利于合理规划和充分利用水资源,为流域内农业生产活动提供科学指导。基于1981~2017年雅砻江流域内及周边16个气象站月气象数据,采用Penman-Mont... 详细信息

雅砻江流域是我国水电开发的重点区域之一,在全球气候变化背景下探究流域干湿时空演变规律有利于合理规划和充分利用水资源,为流域内农业生产活动提供科学指导。基于1981~2017年雅砻江流域内及周边16个气象站月气象数据,采用Penman-Monteith(PM)公式计算各站逐月潜在蒸散量ET0,基于气象站降水校正CHIRPS卫星降水产品,从而获得更高空间分辨率的降水数据,以此计算标准化降水蒸散SPEI指数,采用云模型、Mann-Kendall(MK)趋势检验法分析流域年代际、年、季尺度的干湿时空分布特征与变化趋势。结果表明:(1)对CHIRPS卫星降水产品进行偏差校正不但提高了精度,而且能够获得更高空间分辨率的降水;(2)流域春季呈湿润化趋势,其余时间尺度均呈现干旱化趋势,以冬季干旱化速率最快。年尺度下干湿变化不均匀度的稳定性最差,秋季稳定性相对最好。春、冬两季SPEI空间分布的不均匀度弱于时间分布;(3)同一时间尺度下的流域各级别干湿相对面积近似呈正态分布,流域干湿变化趋势空间分布差异较大;(4)流域各级别干旱与湿润高发区无明显区域分布规律,发生干旱与湿润的最高频率在20%左右,且随着干湿程度的加重,频率变化范围逐渐缩小;(5)不同年代干湿频率差异较为显著,年平均干旱频率变化趋势为减-增-减,湿润频率变化趋势为增-减-减,湿润频率高值区呈现由下游向上游转移的趋势。

关键词：卫星降水雅砻江流域干湿变化 SPEI指数

基于卫星降水和WRF预报降水的“6.18”门头沟泥石流事件的回报检验研究

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大气科学 2018年第3期42卷 590-606页

作者：何爽爽汪君王会军中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学气象灾害预报及评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学气象灾害重点实验室南京210044

2017年6月18日北京门头沟地区突发泥石流,造成6人伤亡。短时强降水是这起事件的主要诱发因素,但常规气象观测并没有很好地观测到此次降水过程,可见降水数据的准确性对于滑坡泥石流的实时预警及预报至关重要。近年来,卫星遥感估算降水发... 详细信息

2017年6月18日北京门头沟地区突发泥石流,造成6人伤亡。短时强降水是这起事件的主要诱发因素,但常规气象观测并没有很好地观测到此次降水过程,可见降水数据的准确性对于滑坡泥石流的实时预警及预报至关重要。近年来,卫星遥感估算降水发展迅速,WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式关于降水的预报技巧也逐渐提高。本文以自动站降水资料为参考,首先利用定性方法和泰勒图、TS(Threat Score)评分等定量的方法比较了CMORPH(CPC MORPHing technique)、GPM(Global Precipitation Measurement)和PERSIANNCCS(Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Networks-Cloud Classification System)三种卫星降水资料以及不同起报时间的WRF预报降水对此次降水过程的表现能力,然后利用降水数据驱动滑坡泥石流统计预报模型,对此次事件进行了回报,分析不同降水数据在模型中的实际应用效果,最终为滑坡泥石流实时预警和预报系统的构建提供参考。结果表明,三种卫星降水资料基本上能反映出此次降水过程东北—西南向的带状空间分布形态,其中,CMORPH与自动站资料的空间相关性最好,命中率也最高,但对降水量有一定的高估,GPM对平均降水量的时间变化有较好的反映,体现了卫星降水在观测较少地区的良好利用价值,PERSIANN-CCS的表现则相对差些。WRF模式能预报出此次降水的带状空间分布特征,但降水中心的位置与实际有所偏差;此外,预报的最大降水量的峰值出现时间比实际上晚。由于此次降水的强局地性,只有空间分辨率均匀且质量相对较好的CMORPH卫星降水驱动模型可以回报出此次事件,而自动站点资料由于空间分布不均,则没有回报出此次事件,这表明了卫星降水在滑坡泥石流实时预警系统的构建中具有一定的优势。WRF模式降水驱动模型可以提前做出预警,虽然预报的事件发生时间与实际相比偏晚3~5 h,但WRF可以较好地预报72 h内的降水,因而可以延长灾害的可预见期。WRF模式预报降水的时间和空间精度都需要进一步提高,但是仍具有很好的参考意义。

关键词：门头沟泥石流卫星降水 WRF模式灾害预警

TRMM 3B42卫星降水数据在赣江流域径流模拟中的应用

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长江流域资源与环境 2016年第10期25卷 1618-1625页

作者：黄钰瀚张增信费明哲金秋江苏省南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 南京邮电大学地理与生物信息学院江苏南京210003

以赣江流域为研究区,基于观测降水和TRMM准实时数据(3B42RTV6、3B42RTV7)和分析数据(3B42V6、3B42V7),驱动VIC水文模型,开展卫星降水产品在赣江流域的水文模拟,评估TRMM降水产品在水文模拟中的应用能力。结果表明:(1)在赣江流域,3B42V7... 详细信息

以赣江流域为研究区,基于观测降水和TRMM准实时数据(3B42RTV6、3B42RTV7)和分析数据(3B42V6、3B42V7),驱动VIC水文模型,开展卫星降水产品在赣江流域的水文模拟,评估TRMM降水产品在水文模拟中的应用能力。结果表明:(1)在赣江流域,3B42V7估算的降水与实测降水的对比结果最好,3B42RTV6的估算精度最低,3B42RTV7较3B42RTV6在赣江流域的降水估算精度提升非常明显;(2)在径流模拟方面,3B42V6和3B42V7在日尺度上尽管对洪峰的模拟有所偏差,但模拟结果仍能反映径流变化特征,在月尺度上模拟结果精度较高,纳什系数均在0.9以上,并且二者在4、5月的径流模拟结果较好,7、8月的模拟结果较差,而3B42RTV6对径流的模拟能力较差,日径流量和月径流量均呈现明显低估,3B42RTV7对径流的模拟结果比3B42RTV6有明显改善,可以满足实时水文预报的需求。

关键词：卫星降水 TMPA 水文模型径流模拟赣江流域