多源降水数据的小流域水文模拟效用评估

小流域是研究小微尺度水文水资源系统演变规律的理想对象,是用于计算河流产水产沙的最小单元,是水文及水土流失研究与管理的最佳地域尺度。通过遥感技术,气候模式获得降水数据,并驱动分布式水文模型,模拟和预测水文过程,是流域水文水资源研究的必然趋势。以NOAA-CPC-US降水作为参照,在美国不同地区的9个小流域,评估卫星降水产品PERSIANN,PERSIANN-CDR,TRMM-3B42V7,GPM-IMERG,雷达降水StageIV以及气候模式ERA5降水产品的精度,并用这7种降水产品驱动CREST分布式水文模型,评估了7种降水产品的水文模拟效用。研究表明:各降水产品与NOAA-CPC-US降水吻合程度从高到低,依次是StageIV雷达降水,PERSIANNCDR和GPM-IMERG次之,再次是PERSIANN和ERA5,最后是TRMM-3B42V7。各降水产品在美国北部高纬度地区和西部山地等区域的小流域降水估算精度略低,在美国中部,南部,东部的小流域有较好的降水精度。在水文模拟效用评估中,设定相同率定期,分别使用7种降水产品率定CREST模型参数,得到率定参数集后,在相同验证期对流域日径流过程进行模拟。结果表明:NOAA-CPC-US和Stage IV雷达降水在各小流域水文模拟中效果较好,在美国北部和西部地区,使用PERSIANN,PERSIANN-CDR,GPM-IMERG,ERA5降水进行水文模拟时需要谨慎。TRMM-3B42V7的小流域水文模拟效果不理想。

多源遥感蒸散产品在小流域径流模拟中的适用性评价

在小流域径流模拟中,从多源蒸散发产品中选择合适的产品有利于提高水文模型径流模拟精度。从遥感蒸散发原理出发,选取了基于机器学习模型的GLASS产品、基于陆面模式的PET_PU_3H025_002产品、基于遥感模型的MOD16、GLEAM、SSEBop产品作为研究对象。以Littlewashita流域为研究区,通过求取蒸散发产品的区域多年均值分析其时空变化特征,并探究多源蒸散发产品在CREST水文模型中的适用性。根据NSCE、Bias、CC三项指标,结合单指标评价法和多指标综合评价法,比较了率定期和验证期模拟结果。结果表明:①5种遥感蒸散发产品多年均值的时空分布格局差异较大。PET_PU、SSEBop产品在区域内的估算值相对偏高,MOD16产品相对偏低。GLASS和GLEAM产品区域内多年均值的变化范围相似,均维持在2.2~2.4mm/d。②模型对洪峰时间的模拟较准确,但在洪峰流量的模拟方面存在差异。对比Bias指标,在率定期内GLEAM产品的偏差最小,MOD16的偏差最大。对比NSCE、Bias、CC三项指标,验证期径流模拟效果较率定期明显降低。③不同遥感蒸散发产品在小流域径流模拟中的差异性较小。综合多指标评价法,GLEAM和GLASS产品表现更出色。

多源降水产品在不同气候带的水文模拟评估

以NOAA-CPC-US降水产品作为参照,选取美国不同气候带的8个流域,通过对比分析,评估了卫星降水PERSIANN和GPM-IMERG、雷达降水StageIV以及第5代ECMWF大气再分析全球气候数据ERA5等降水产品的精度,继而以5种降水数据驱动分布式水文模型(CREST),评估了它们在径流模拟中的效用.结果表明:雷达降水StageIV在8个不同气候带中的降水估算精度最好,其次是卫星降水GPM-IMERG和PERSIANN,气候模式降水ERA5.在径流模拟中,Stage IV和NOAA-CPC-US在不同气候带的流域都表现较好,能够满足不同气候带流域水文模拟需求.降水GPM-IMERG和PERSIANN的径流模拟能力在不同气候带并不一致,稳定性不高,地处低纬度的气候带好于高纬度气候带;且总体上降水GPM-IMERG优于PERSIANN,这2种降水产品在水文模拟使用时还需进一步验证;ERA5的水文模拟效果不理想,尚不能支撑不同气候带小流域的水文模拟.

北京“7·16”暴雨诱发地质灾害成因分析

从2018年7月16日北京暴雨过程雨情和地质灾害灾情出发,介绍了此次过程的地质灾害气象预警及检验;并基于北京区域地质灾害易发度信息,结合多源融合定量降水估测(QPE)驱动CREST水文模型模拟径流量与土壤湿度特征、过程雨强特征,分析了北京本次地质灾害气象成因。结果表明,北京北部和西部处于地质灾害中、高易发区,区(县)小时累计面雨量达到50 mm以上易发生灾害,降水持续24 h后是地质灾害的高发时段,灾害常发生于雨强较大峰值后的15 h内;基于雨强-降水持续时间推求的地质灾害致灾临界雨量阈值对北京地区地质灾害气象预警有一定的借鉴意义;基于水文模型的北京区域径流量、坡面径流深、土壤湿度等水文过程要素模拟对预警也有较好的指导意义。