论文总字数：18170字

目 录

1 引言 1

2 资料与方法 2

2.1 TRMM卫星资料 2

2.2 降水资料的精度评价方法 2

3 TRMM降水资料的精度评价 3

3.1 空间单元格 3

3.2 日降水量 4

3.3 月降水量 8

4 降水估计精度的时空变化特征 11

4.1 精度指标的时间变化特征 11

4.2 精度指标的空间变化特征 12

5 不同强度日降水事件的估计能力 16

6 基于TRMM的流域降水时空特征分析 17

6.1 0.25°×0.25°网格的汉江流域降水分布规律分析 17

6.2 子流域尺度的汉江流域降水分布规律分析 19

7 结论 21

参考文献 23

致谢 25

TRMM卫星产品在汉江流域的精度评测及应用

凌小舒

, china

Absrtact: Based on the spatial interpolation data of surface precipitation, the accuracy of satellite precipitation data is verified by comparing the spatial and temporal distribution of TRMM 3B42 data from three spatial scales: grid unit, subbasin and whole basin. Taking the Hanjiang River Basin as the research area, the precipitation data of 409 stations from 2011 to 2013 were selected as the basis, and the accuracy of TRMM 3B42 satellite precipitation data was comprehensively evaluated on the daily and monthly scales, and the temporal and spatial variation law of the precision index was obtained. Through the accuracy evaluation of TRMM satellite products, a comprehensive understanding of the accuracy characteristics of the data is obtained, and a certain basis for the fusion of satellite telemetry and ground rainfall observation information is provided.

Keywords: Hanjiang River Basin, TRMM 3B42, precision analysis, space analysis

引言

自1997年第一颗热带降雨观测卫星在美国发射升空以来，卫星遥感到如今已经是监测全球变化的主要有效手段。降水不仅是连续性与间断性，随机性的同一性，还具有复杂的空间变异性，因此降水一直是水文气象最难监测的变量之一。近年来，对地观测气象卫星的研究取得了众多进展和发展，在空间上提供连续的降水动态观测信息能有效地弥补地面站网络信息的缺乏。

20世纪20年代以来，我国天气雷达的研究和应用在中尺度天气探测和研究方面取得了重大突破。近几十年来，随着卫星探测技术的不断完善，积累的遥感降水信息越来越丰富，卫星遥感降水反演技术的研究在世界范围内得到了广泛的发展。目前，卫星降水估算方法有30多种，全球卫星降水资料有CMORPH，PERTIA和 TRMM等10多种。自2007年以来，PEHRPP对各种卫星降水和天气雷达产品的精度进行了比较，并公布了评价结果，推进了卫星降水精度评价的研究。而TRMM数据包括了具有不同性质和类型的一系列降水产品，其中TRMM 3B42/3B43 V7、TRMM 3B42RT是常用于研究和应用的。近年来，国内卫星降水精度评估的发展也在不断取得进步。比如杨传国等（2009）对淮河流域1998-2003年共六年的水文性模拟，结果表明TRMM降水数据在表明降水的时空分布上有较高的准确性；赵传成（2011）等利用TRMM卫星月平均降水资料和天山山区台站观测资料估算降水的空间分布，经检验在降水特征和长时间序列的变化特征方面有很好的反映。这说明整体上卫星降雨数据结合地面降水数据的估算方法具有较高的精度。除此以外卫星降水资料也可用于研究旱涝灾害，如李景刚（2010）等基于TRMM数据和综合Z指数对洞庭湖1999-2008期间十年旱涝灾害特征分析，发现了TRMM数据在流域旱涝灾害监测中有较好的可行性和可信度。

虽然如今卫星降水产品在许多学者的研究结果中都展现了不错的应用潜力，但单一的卫星测雨信息在水文与水资源等领域还没有取得令人满意的成果。相比单纯的降水数据而言，采用降水数据融合将卫星降雨资料和地面降水观测数据相结合再进行水文分析，是当前研究的重要方向。汉江流域内具有较高密度的地面降水观测站网，但是由于流域面积大，地面资料的采集、整编涉及很多省份和流域机构，很难获取完整的资料系列。近年来由于地观测气象卫星的巨大进步和探测能力的极大增强，获取降雨空间分布的途径已经发生了巨大改变。它们可以提供空间降水的连续动态观测信息，弥补了传统地面站网络的不足。随着降水反演算法和卫星传感器的不断完善，卫星降水数据将为降水的时空分析提供更有效的信息。本文考虑以客观评价卫星降水数据对降水时空特征的估计能力为基础，探讨利用卫星降水资料分析汉江流域降雨时空分布规律的适用性。

资料与方法

汉江全长1577km，流域面积约15.9万平方公里，是长江中游左岸最大的支流。汉江流域降水位于东亚亚热带季风区，主要受来自东南湿暖气流和西南暖湿气流的影响。流域年平均降水量在700~1800 mm之间，降水分布上南部大于北部，上游大于中游，下游的分布大于中游。全年降水比例高达75%和80%，汉江流域降水分布不均匀。

2.1 TRMM卫星资料

TRMM卫星是由美国航天局和日本国家空间发展局联合研制的。这是第一颗专门用于定量测量热带/亚热带地区降水的气象卫星，首次将测雨雷达送入太空。它的发射开创了一个探测降水的新时代。TRMM卫星高度350 km，倾角35°，轨道范围50°S~50°N，轨道周期约90 min，日均运行15.7周。TRMM数据集包含一系列不同性质和类型的降水产品。TRMM 3B42/3B43和3B42RT.TRMM-3B42/3B43是唯一经GPCP地面雨量计逐月降水校准的。2011年7月，美国Gorddard中心发布了最新版本数据TMMM V7，取代了原有的V6数据。作为2014年启动的全球降水观测计划的“零版本”数据，TRMM V7的推出具有重大意义。本文搜集了汉江流域范围内TRMM 3B42V7卫星降水数据的资料，数据主要情况如表2.1所示。

表2.1 降水数据基本情况

2.2 降水资料的精度评价方法

令地面基准降水量为实测降水量，TRMM卫星降水量为预报降水量，对预报降水量与实测降水量之间的一致性分析，采用定量指标和分类指标用来全面反映日时间尺度、月时间尺度上的精度特征。降水资料的评价指标及其预报列联表如表2.2和表2.3所示。

表2.2 预报列联表

注：为实测降水量；为预报降水量；为设定的阈值。

表2.3 降水资料的评价指标