TRMM卫星降水产品降尺度及其在湘江流域水文模拟中的应用

高时空分辨率降水数据对准确刻画区域降水时空变化特征、精准模拟区域生态和水文过程具有重要的现实意义。以湘江流域为例,在考虑地理、地形和植被等多重要素的基础上,建立了基于地理加权回归法（Geographic Weighted Regression,GWR）的热带降雨测量卫星（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）降水降尺度模型,并采用比例指数法反演得到星地融合日降水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种产品,用来驱动土壤和水评估模型（Soil and Water Assessment Tool,SWAT）,分析评估其在水文模拟中的应用潜力。结果表明：1）GWR降尺度后,在TRMM降水空间分辨率由0.25°提升至0.05°的同时,同气象站点观测月降水之间的决定系数（R2）平均提升了0.33,均方根误差（RMSE）平均降低了43.30 mm,平均相对偏差（Average Relative Error,ARE）平均降低了38.71%,表明该降尺度模型在湘江流域TRMM月降水降尺度研究中具有良好的适用性;2）与TRMM日降水量相比,星地融合日降水Ⅲ产品同气象站点观测日降水量的R2提高了0.81,RMSE降低了10.27 mm,ARE降低了0.11%,表明以气象站点观测日降水量作比例指数展布星地融合月降水是可行有效的;3）星地融合日降水Ⅲ产品在SWAT模型日、月径流模拟中的纳什效率系数最大,分别为0.79、0.93,相对误差最小,分别为0.12%、1.10%,水文模拟效果最优,可替代气象站点和TRMM卫星降水进行水文模拟。研究结果可为气象站点稀缺区域的高精度降水资料获取和高效水文模拟提供数据支撑和方法借鉴。     

西藏地区降水侵蚀力时空分布研究

以2000-2008年的TRMM 3B42数据为基础,在ARC/INFO软件提供的地图代数运算功能支持下,利用日降水量估算降水侵蚀力,对西藏地区降水侵蚀力及其年内分配和年际变化的空间分布特征进行了分析.结果表明,西藏地区降水侵蚀力大体呈由东南向西北递减的趋势,地区差异大.降水侵蚀力年内分配集中度呈由东南向西北增加的趋势,降水侵蚀力越小的地区,年内降水侵蚀力分布越集中.西藏自治区降水侵蚀力在2000-2008年的年际变化同样存在空间分异,整体上呈现降低的趋势.     

基于MOD16产品的怒江流域中上游蒸散发分布特征研究

[目的]研究怒江流域中上游蒸散发的空间分布特征,为流域水资源合理开发及生态保护提供支撑。[方法]利用气象站点实测降水资料,验证TRMM(tropical rainfall measuring mission)3B43产品在怒江流域中上游的精度,进而对MODIS(moderate-resolution imagine spectroradiometer)全球陆地蒸散发产品(MOD16)在该流域的适用性进行检验。在此基础上,探讨该流域蒸散发及产水量的空间分布特征。[结果]①TRMM3B43数据与站点实测月降水量相关系数R为0.86,在怒江流域中上游使用具有较好精度,MOD16蒸散发量相对偏大,但仍具有一定的适用性;②研究区多年平均蒸散发量为489.4 mm,蒸散发主要集中在300～800 mm;③降水量与蒸散发量的差值(P-E)与降水量(P)的空间分布格局相似,(P-E)/P在无植被地区较大(为0.33),在植被覆盖区相对较小。[结论]研究区多年平均蒸散发量空间分布差异较大,沿河流呈现出低—高—低—高的变化规律;MOD16产品具有覆盖范围广,时空上连续等特点,能够为缺资料地区蒸散发的相关研究提供相对可靠的数据支撑。     

新疆天山山区TRMM卫星降水数据的精度检验和校正方法研究

在降水资料缺乏的天山山区,基于重建时间序列后的NDVI和DEM数据,采用CART算法对TRMM3B43月降水数据进行校正。利用研究区25个站点实测降水量对校正前的TRMM降水数据和校正后的TRMM降水数据分别进行精度检验。结果表明:校正前TRMM月降水与站点实测降水有很好的一致性,存在显著的线性相关关系,但误差较大;TRMM降水与实测降水的决定系数(R2)随时间尺度的增大而减小,相对误差(δ)和均方根误差(RMSE)则随之增大,说明TRMM遥感数据的精度随时间尺度的增加而减小;校正后TRMM降水精度得到了显著地提高,与实测降水在月、季、年尺度上的R2分别为:0.97,0.87,0.83,相比校正前R~2提高了10%以上,误差也有明显的减小。这说明在天山山区,使用CART对TRMM降水数据进行校正的方法可行。     

基于TRMM数据的巴基斯坦降雨侵蚀力估算及空间降尺度模拟

中巴经济走廊是"一带一路"建设的旗舰项目。降雨侵蚀力是反映区域资源环境承载能力的重要指标,开展境外高精度降雨侵蚀力遥感估算研究对中巴经济走廊建设具有重要意义。基于TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星3B42降雨数据估算了巴基斯坦的降雨侵蚀力,并结合气象、植被、地形等因子构建了空间降尺度模型,将降雨侵蚀力的空间分辨率提高到1km。结果表明:(1)空间降尺度模型模拟的降雨侵蚀力与TRMM 3B42降雨数据估算的降雨侵蚀力显著相关(R~2=0.94),降雨侵蚀力的空间降尺度结果能更加详细地刻画巴基斯坦降雨侵蚀力的空间分布格局,尤其是地形起伏较剧烈的北部山区和俾路支东缘;(2)巴基斯坦境内2010年的年降雨侵蚀力平均值为524.15(MJ·mm)/(hm~2·h·a),分布范围为0.58~5 929.85(MJ·mm)/(hm~2·h·a),整体上呈现出东部高西部低的空间格局,且高值区主要分布在伊斯兰堡、门盖拉镇、锡亚尔科特-拉合尔-萨希瓦尔沿线,以及卡拉奇等城镇附近区域。     

新疆天山山区TRMM卫星降水数据的复合校正方法

在新疆天山山区,利用重建时间序列后的NDVI和DEM数据,基于人工神经网络对TRMM3B43月降水数据进行了校正。并采用研究区25个站点实测降水数据对仅考虑地理因子校正后的TRMM值与同时考虑地理因子和NDVI进行校正后的TRMM值分别进行精度检验,结果表明:仅考虑地理因子校正后的TRMM数据的校正效果明显,同时考虑地理因子与NDVI进行校正后的TRMM数据效果更好,R2显著提高,δ和RMSE明显降低。对于单个站点而言,仅考虑地理因子校正后的TRMM数据和综合考虑地理因子和NDVI校正后的TRMM数据精度大部分有所提高,个别站点与实测值之间有一定差异,降水量相对较小的站点差异较明显。     

不同地形对山区降水垂直分布规律的影响

山区降水垂直分布规律的差异性造成动植物种群分布的差异性,由于目前布设稀疏的水文气象站点限制了对降水垂直分布规律的研究。考虑到TRMM/TMI卫星降水资料对天山西部山区降水有一定的探测能力,因此选取不同地形对迎风坡和背风坡加以区分并考虑水汽来源方向及其他影响因素探讨了不同地形山区降水垂直分布规律。通过分析发现受地形、风速、风向、水汽来源方向等因素的影响,山区降水的垂直分布规律表现为多种型式,其递增率或递减率并不均一,但总体上艾比湖流域降水的递增率背风坡大于迎风坡,而伊犁河流域最大降水递增率出现在迎风坡,最小递增率出现在背风坡。