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渭河流域GPM卫星降水产品的多尺度评估

人民珠江 2024年

作者：郭彬斌戴忠 “传统村落遗产保护与活态利用”湖南省普通高校哲学社会科学重点研究基地衡阳师范学院地理与旅游学院

为探究全球降水观测计划GPM下IMERG系列与gsmap系列中的近实时（IMERG-Early，IMERG-Late，gsmap-NRT）和后实时（IMERG-Final，gsmap-Gauge，gsmap-MVK）遥感降水产品在复杂地形流域的精度和适用性，基于渭河流域内雨量站数据，在不同... 详细信息

为探究全球降水观测计划GPM下IMERG系列与gsmap系列中的近实时（IMERG-Early，IMERG-Late，gsmap-NRT）和后实时（IMERG-Final，gsmap-Gauge，gsmap-MVK）遥感降水产品在复杂地形流域的精度和适用性，基于渭河流域内雨量站数据，在不同空间尺度与时间尺度上对遥感降水的精度评价指标（CC，RMSE，BIAS）和降水能力探测指标（POD，FAR，CSI）进行综合评估，同时采用IHACRES水文模型对卫星降水数据在径流模拟中的适用性进行了评估。结果表明，gsmap-Gauge（CC=0.55，RMSE=5.09，Bias=0.3%）与IMERG-Final(CC=0.458，RMSE=5.92，Bias=8%)降水产品均能较为准确的反应降水的时空分布特征，但普遍存在对降水的高估；gsmap与IMERG系列数据在冬季对降水的探测能力(PODgsmap-Gauge与IMERG-Final为驱动的水文模型月尺度纳什效率系数均大于0.8，可作为降水驱动数据用于区域的水文过程模拟。

关键词： IMERG gsmap IHACRES 渭河流域

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基于多源数据的郑州市降水时空演变规律

人民珠江 2024年

作者：姜曦辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文局)

降水数据产品的兴起为水文气象领域研究提供了新思路，为缺资料地区水文预报、水资源管控提供有力数据支撑。作为站点数据的重要补充，其准确性对径流模拟、水文测报等至关重要。郑州市近些年暴雨事件频发，地面雨量站数量较少，不足以... 详细信息

降水数据产品的兴起为水文气象领域研究提供了新思路，为缺资料地区水文预报、水资源管控提供有力数据支撑。作为站点数据的重要补充，其准确性对径流模拟、水文测报等至关重要。郑州市近些年暴雨事件频发，地面雨量站数量较少，不足以支撑水文气象工作者制定决策，通过定量指标与分类指标评估中国区域地面气象要素驱动数据集（CMFD）、Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM final run（GPM IMERG）、欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据（ERA5）及Global Satellite Mapping of Precipitation（gsmap）4套降水数据产品，筛选出适用于郑州市的降水数据，并采用Slope分析法及MK检验法揭示郑州市降水时空演变规律。结果表明：4种卫星降水产品在郑州市均取得较好适用性，其中CMFD在总体上表现最优；4套降水数据均表现出高估小雨，低估中雨和大雨的现象；在空间上，4套降水数据在郑州市西南区域总体表现优于东北区域；郑州市降水在时间上呈现不显著下降趋势，下降率约为0.2 mm/a，在空间上，呈现出自西南向东北递减的趋势。

关键词： CMFD GPM IMERG ERA5 gsmap 适用性分析降水时空演变郑州市

IMERG和gsmap卫星降水产品在岷江流域的适用性评价

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水文 2022年第6期42卷 93-98页

作者：张利平覃光华杨玲玲周末四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

以岷江流域中国气象局23个地面观测站点的降水数据资料为基准,通过计算4种精度评价指标(CC,RMSE,MAE,RB),综合指标KGE和4种降水事件探测能力指标(POD,FAR,BIAS,CSI),分析了IMERG和gsmap系列产品的误差特性,重点探讨了地球同步卫星和微... 详细信息

以岷江流域中国气象局23个地面观测站点的降水数据资料为基准,通过计算4种精度评价指标(CC,RMSE,MAE,RB),综合指标KGE和4种降水事件探测能力指标(POD,FAR,BIAS,CSI),分析了IMERG和gsmap系列产品的误差特性,重点探讨了地球同步卫星和微波传感器探测精度对降水产品精度的影响。结果表明IMERG_CAL和gsmap_Gauge降水产品均能准确反应降水的时空分布特性;GS⁃MaP_Gauge在小型降雨检测能力的表现上优于IMERG_CAL;IMERG_IR对降水的空间分布精度优于IMERG_HQ,阐述了不同数据来源对IMERG_CAL和IMERG_UNCAL降水产品探测精度有影响。IMERG_CAL和gsmap_Gauge卫星降水产品可用于岷江流域的水文气象研究。

关键词： IMERG_IR IMERG_HQ gsmap 误差源识别探测精度

全球降水计划IMERG和gsmap反演降水在四川地区的精度评估

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地理学报 2019年第7期74卷 1305-1318页

作者：曾岁康雍斌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

IMERG和gsmap是全球降水计划(GPM)时代最主要的高分辨率降水产品。为研究其在中国四川地区的适用性,以中国气象局提供的自动气象站融合降水数据为参考基准,采用6种统计指数分析了IMERG(IMERG_Uncal,IMERG_Cal)和gsmap(gsmap_MVK,gsmap_G... 详细信息

IMERG和gsmap是全球降水计划(GPM)时代最主要的高分辨率降水产品。为研究其在中国四川地区的适用性,以中国气象局提供的自动气象站融合降水数据为参考基准,采用6种统计指数分析了IMERG(IMERG_Uncal,IMERG_Cal)和gsmap(gsmap_MVK,gsmap_Gauge)系列产品在四川的误差特征。结果表明:①在日和小时尺度上,gsmap系列产品均高估地面降水观测,gsmap_MVK高估最显著,校正产品gsmap_Gauge的相关系数(CC)、相对偏差(BIAS)和均方根误差(RMSE)较gsmap_MVK均有较大提高,尤其对川西高原降水的高估现象改善明显,而IMERG_Uncal存在低估川西高原降水、轻微高估四川盆地降水的问题,校正产品IMERG_Cal一定程度上降低了对川西高原降水的低估现象,但整体精度(CC,RMSE)提高不明显。②IMERG系列产品对降水事件的探测准确性更好,gsmap_Gauge虽然在四川表现出较高的命中率(POD),但存在较多的误报降水,在盆地和四川南部各产品均表现出较高的POD和关键成功指数(CSI)以及低误报率(FAR),而四川西北部表现最差,尤其是在无自动站分布地区。③4套降水产品中,IMERG_Cal表现出最好的探测强降水和弱降水的能力,具有一定的监测极端降水的潜力。总体上,IMERG和gsmap在盆地的反演精度优于高原山区,校正产品精度优于纯卫星产品,不同地形地区精度差异明显,表明对卫星降水产品进行不同地形误差订正仍是未来降水反演工作的重点和难点。

关键词： IMERG gsmap 卫星降水四川误差特性地形

IMERG和gsmap卫星降水产品在三江源区的适用性评估

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高原山地气象研究 2022年第1期42卷 102-108页

作者：权晨周秉荣沈晓燕申燕玲朱生翠赵彤青海省气象科学研究所/青海省防灾减灾重点实验室西宁810001 青海省海北牧业气象试验站海北810200

利用98个三江源区国家级气象站和区域气象站降水观测资料,对IMERG和gsmap两种卫星降水产品进行了对比验证分析,并就长江流域、黄河流域和澜沧江流域分别进行了适用性评估。结果表明:IMERG卫星降水产品与地面观测日降水数据的相关系数中... 详细信息

利用98个三江源区国家级气象站和区域气象站降水观测资料,对IMERG和gsmap两种卫星降水产品进行了对比验证分析,并就长江流域、黄河流域和澜沧江流域分别进行了适用性评估。结果表明:IMERG卫星降水产品与地面观测日降水数据的相关系数中位数达到0.62,均方根误差中位数为4.24 mm,命中率能够达到0.80以上,明显优于gsmap数据;两种卫星降水产品对小雨等级降水略有高估,而对于中雨和大雨均为低估,尤其对于大雨的低估现象更为严重,其中IMERG对短时强降水的低估是造成大雨低估的主要原因之一;两种卫星降水产品平均相关系数均呈现出随着海拔高度升高而降低的特征,且在低海拔区的相关系数最大,均方根误差最小。

关键词：三江源区 IMERG gsmap 卫星降水产品适用性评估

GPM近实时反演数据对河南省2021年“7·20”极端暴雨的比较分析

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水科学进展 2022年第4期33卷 567-580页

作者：胡庆芳张野李伶杰王银堂杨汉波牛凯杰李哲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京210029 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 清华大学水利水电工程系北京100084 Department of Electrical and Computer Engineering Colorado State UniversityFort CollinsCO 80523USA

近实时卫星降水反演数据具有覆盖范围广、空间连续性和时效性较强以及开放获取等优势,是重要的全球性降水资料。针对2021年河南省“7·20”极端暴雨,基于116个地面气象站观测资料及其空间插值数据,综合解析了4种GPM近实时卫星降水数据(I... 详细信息

近实时卫星降水反演数据具有覆盖范围广、空间连续性和时效性较强以及开放获取等优势,是重要的全球性降水资料。针对2021年河南省“7·20”极端暴雨,基于116个地面气象站观测资料及其空间插值数据,综合解析了4种GPM近实时卫星降水数据(IMERG early、IMERG late、gsmap NOW和gsmap Gauge NOW)对极端强降水事件的表征能力。结果发现:①IMERG early、IMERG late对站网累积雨量的低估程度在20%左右,gsmap NOW和gsmap Gauge NOW的高估程度分别达到了约35%和70%,但2种gsmap数据更易探测到500 mm以上的累积雨量。②在雨量过程方面,4种GPM数据对小时降水事件均具有较强的分类辨识能力,但未捕捉到主要雨峰过程,定量误差较突出,与地面降水量之间表现出显著的负相关关系。GPM降水数据对小时雨量低于10 mm的降水事件以高估为主;对于小时雨量超过30mm的降水事件以低估为主,甚至存在普遍低估。③在空间格局方面,4种GPM数据的精度指标均具有较强的时间波动性,IMERG数据的空间相关系数和体积临界成功指数等指标总体上优于gsmap数据,但后者对较高量级的降水事件更敏感。④2种IMERG数据中,IMERG late相对IMERG early的精度具有较明显改善;2种gsmap数据中,gsmap Gauge NOW相对gsmap NOW提高了对较高量级雨量的探测能力,但也明显增大了较低量级雨量的定量估计误差。本文研究深化了对GPM近实时卫星降水数据性能的认识,为完善GPM降水反演算法、提升其对极端降水的监测能力提供了重要反馈信息。

关键词：卫星近实时降水极端降水 GPM IMERG gsmap “7·20”暴雨河南省

Comparison of Satellite Derived Rainfall Estimations: CMORPH, IMERG and gsmap with Observed Precipitation

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American Journal of Climate Change 2021年第4期10卷 407-421页

作者： Deepa Roy Sharmin Banu Department of Mathematics Jashore University of Science and Technology Jashore Bangladesh

Being largely dependent on agriculture, the overall development and water resource management of Bangladesh are greatly influenced by the accurate estimation of precipitation. Different satellite derived precipitation products, covering a large area, are very useful for rainfall estimation. In this study, three different satellite precipitation datasets namely Climate Prediction Center MORPHING (CMORPH), the global Satellite Mapping of Precipitation (gsmap), and the Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM (IMERG) daily data are spatially analyzed and compared with the observed rainfall data from 20th May 2020 to 21st May 2020. It is observed that the satellite products matched well with the observed data set but the amount varied. Also, the spatial distribution of CMORPH and gsmap with the observed precipitation is represented for 02 May 2019.

关键词： CMORPH IMERG gsmap

基于gsmap数据的中国大陆近5年极端降水时空分布特征及与次生灾害关系研究

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基于GSMaP数据的中国大陆近5年极端降水时空分布特征及与次生灾害...

作者：李晓婧兰州大学

学位级别：硕士

我国极端降水引发的次生灾害形势不容乐观。随着人口的增加和社会经济的发展,单位面积经济承载能力、基础设施、物质财富等暴露水平不断提高,山洪灾害和城市洪涝灾害等极端降水次生灾害日益严重,使国家利益和人民生命财产遭受巨大损失... 详细信息

我国极端降水引发的次生灾害形势不容乐观。随着人口的增加和社会经济的发展,单位面积经济承载能力、基础设施、物质财富等暴露水平不断提高,山洪灾害和城市洪涝灾害等极端降水次生灾害日益严重,使国家利益和人民生命财产遭受巨大损失。从近年来大家热切关注的极端降水为出发点,采用日尺度与小时尺度的gsmap遥感降水产品,利用Python及极端降水指数对中国大陆近5年极端降水时空特征进行分析,结合自然环境和社会经济等数据分析地理环境对降水极值的影响。利用从微博数据中提取极端降水次生灾害信息,以及典型区域实勘地质灾害信息,研究极端降水与次生灾害之间的关系。以期为我国区域协调发展及防洪水利建设提供参考依据。得到以下结论:(1)gsmap降水遥感产品在我国大陆具有真实可靠性。(2)我国极端降水具有十分规律的地带性特征。南方地区强降水次数多、连续时间长、发生时间分散。华北地区极端降水占年降水比值高,强度大,年内强降水集中度高,洪涝灾害风险大,降水总时长相对其他地区偏少,也反映出华北干旱特征明显。西藏年内降水时长较长,极端降水强度偏低,集中度高,干湿季分明。西北大部、东北大部日均降水集中度较高,表达了这些地区的降水过程在年的非均匀分布特性。(3)研究区年降水平稳,北方地区尤其是华北-黄淮地区降水强度呈增加趋势。华北-黄淮地区较干旱,但极端降水强度大、历时短。北方地区极端降水比南方地区集中。华南地区年降水无明显变化趋势下,降水持续时间呈增加趋势,极端降水呈集中趋势。(4)海岸线距离、地形、高程、地形起伏度、社会经济水平,对降水极值、总量值有影响。海洋大气以及高程对极端日降水量、极端小时降水量的影响较大,地形起伏度对其他因子有协同作用;温度带与高程对降水总时长有较高的解释力。受海洋大气影响,青藏高原以东地区,降水极值与年降水量向东增长趋势明显,且山体西侧的降水极值高于东侧,而年降水量在山体东侧高于西侧,降水总时长受地形影响较大,与高程呈正相关。内陆地区的盆地地区的降水极值高于相邻的山体,而降水量、降水时长低于相邻的山体;青藏高原东缘随着地形突变,年降水量、年内降水总时长出现明显的高值突变;准格尔盆地年降水量、年降水时长较低,但降水极值较高。极端降水强度大的区域的地均GDP和人口密度往往较高,城市发展与短时强降水有着显著的正相关关系。在排除地形影响下,当城市达到一定规模,城市降水极值将高于周围区域,从而易形成城市暴雨。(5)极端降水次生灾害点呈聚集的分布模式,且不同类型的灾害的地理环境有差异。地理位置上,洪水灾害事件主要分布在我国东部沿海地区,滑坡与泥石流灾害点主要分布在我国西南地区、西北地区东部等地形起伏较大的地区,与研究区概况一致,特定的地质环境条件决定了该区域地质灾害呈长期高发态势。在地理环境上看,洪水多分布于我国海拔较低、地势较平坦、植被较稀疏、距海较近的地区,对经济较发达、人口密度较高的地区威胁较大;滑坡与泥石流多分布于我国地形起伏较大、植被较稀疏的地区。(6)次生灾害的降水极值具有明显的空间分异性,对短时强降水敏感。灾害点对小时极端降水表现出很强的敏感性,相对于滑坡与泥石流,洪水灾害对最大连续降水更为敏感。洪水灾害点最大日降水量、最大小时降水量、最大连续降水量均高于滑坡与泥石流灾害点。典型区域分析中白龙江流域地质灾害对极端降水较为敏感,短时强降水易引起其地质灾害的发生,同时易受周围水系影响。在一些地区由于人烟稀少,往往产生的洪涝、滑坡等次生灾害有害无灾。(7)不同地区引发的极端降水次生灾害的极端降水类型不同。我国东部部分灾害点尤其是偏北方地区,对研究中大部分极端降水指数表现出较高的响应水平,其中对小时尺度的极端降水指数的响应水平较高,表明该区易受短时强降水困扰。青藏高原东缘局部地区灾害点对干旱较为敏感,原因是在较高的年降水总时长的协同作用下,干燥的土体遇降水稳定性变差,易引发地质灾害。我国西部大部分地区对日尺度的极端降水指数较敏感。而我国东部还有部分灾害点,对各极端降水指数均表现出较低的响应水平,但不排除指数间或与环境间有协同作用。不同区域极端降水的变化趋势不同,并且对不同极端降水指数种类的敏感性也存在明显的差异。对极端降水可能引发的次生灾害要因地制宜,采取相应的防范措施。

关键词：极端降水 gsmap 时序栅格数据集空间格局次生灾害

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基于星地融合降水的中小流域洪水模拟

水利水运工程学报 2023年第3期 47-56页

作者：曹孟刘艳丽陈鑫关铁生王国庆金君良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京210029 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

我国气象站点分布不均,导致众多中小流域的降水资料不足,给中小流域的洪水模拟带来一定困难。融合星地降水是提高降水时空分辨率和精度的有效方法,但在中小流域洪水模拟中的适应性需进一步研究。以屯溪流域为例,采用BP神经网络模型,分... 详细信息

我国气象站点分布不均,导致众多中小流域的降水资料不足,给中小流域的洪水模拟带来一定困难。融合星地降水是提高降水时空分辨率和精度的有效方法,但在中小流域洪水模拟中的适应性需进一步研究。以屯溪流域为例,采用BP神经网络模型,分别将实测降水与GPM时代两种近实时卫星降水产品IMERG_Early及gsmap_NRT融合,并探讨融合降水在场次洪水模拟中的适用性。通过减少流域内降水站点数量,探讨在缺乏资料地区星地融合降水的应用潜力。结果表明:在不同数量实测站点条件下,融合降水模拟场次洪水的结果均可靠,确定性系数可达0.8,洪峰相对误差合格率在70%以上,峰现时间误差合格率达90%;当站点信息较少时,融合降水相较于实测降水的确定性系数及洪峰相对误差合格率更高。基于千河流域的模拟结果表明,融合了4个站点信息的融合降水的模拟结果与基于12个实测站点的模拟结果一致。融合降水能为中小流域,特别是缺乏降水资料的中小流域,提供可靠的降水数据支撑。

关键词： IMERG gsmap 融合降水中小流域洪水预报