IMERG和GSMaP卫星降水产品在三江源区的适用性评估

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。

最新GSMap-gauged与GPM-IMERG卫星降水产品性能评估及其在长江流域中的应用

为提高卫星降水产品在区域尺度的应用性,通过长江流域量化分析两种最新GPM计划卫星降水产品(GSMap-gauged和GPM-IMERG)的性能,根据2014年4月至2016年3月时空分辨率为0.25°/天、0.25°/月的卫星降水数据,与地表观测数据进行对比分析。结果表明,两种卫星降水产品的总误差在空间尺度上显示出截然不同的分布特点。在时间尺度上,夏季降水观测效果明显优于冬季。同时,GSMap-gauged高估了不足8mm/d的降水,低估了超过16mm/d的降水;GPM-IMERG低估了4～32mm/d的降水,高估了超过64mm/d的降水。通过极端降水指数发现GSMap-gauged低估了RRR99P、RR20TOT;而GPM-IMERG则略有高估。通过对比子流域上相关系数、平均误差、检测概率和假报警比率四项指标,发现GSMap-gauged明显优于GPM-IMERG。

IMERG和GSMaP卫星降水产品在岷江流域的适用性评价

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。

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

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.

GSMRDS数据库与GSMAP图件、MRDS数据库的关系

GSMRDS系统是一个矿产资源信息系统,它除了包含矿产资源信息数据摩及其管理外,还包含数据库与其它文件之间的转换。例如,将地图上某点位置的坐标通过数字化仪输送到数据库中;从数据库中取出某记录点的经/纬度,并将该点绘到地图上;将数据库中的文件转化为美国国家MRDS系统的形式;将由数据库形成的绘图文件输送到GSMAP系统中。

中国大陆GSMaP数据精度评估

极端降水引发的次生灾害日益加剧,使人民的生命财产安全受到了严重的威胁。本文基于逐日和逐时观测数据,评估了中国GSMaP降水产品数据的可用性,并分析了不同季节和不同高程GSMaP日降水产品的差异性。结果表明:GSMaP日、小时降水产品在中国大陆区域具有较好的适用性,整体都表现为低估现象;GSMaP日降水数据因受积雪覆盖和地形影响,在冬季和地形较高的区域具有较弱的探测能力。

地质制图程序——GSDRAW/GSMAP

GSDRAW/GSMAP是GS系统的主要程序,它可以处理所有的平面地质图件,如:通过数字化仪完成这些图件的录入;完成地质符号和图中文字的处理;对图形作编辑和加工;在绘图仪上输出地质图件或地质草图。这两个程序的功能几乎相同,不同之处仅是前者采用笛卡尔坐标系(X-Y坐标),后者采用大地坐标系(经/纬度坐标)。与这两个程序有关的实用程序:GSMGSD,QUEIT,GSDEDIT/GSMEDIT,GSDPBLD/GSMPBLD,GSDUTIL/GSMUTIL可完成图件的各种辅助操作,如:用生成的HP-GL语言文件绘制图形硬拷贝;

处理地质图辅助程序——GSDRAW和GSMAP的实用程序

GSDRAW和GSMAP实用程序,主要用于实现GSDRAW和GSMAP程序6.0版不能实现的一些功能。它们由以下六个程序组成:GSDUTIL,GSMUTIL,GSDPBLD,GSMPBLD,QUEIT和GSMGSD。这些程序要求的硬件配备与GSDRAW和GSMAP程序相同。GSDUTIL和GSMU-TlL两个程序不需要数字化仪和绘图仪,而GSDPBLD和GSMPBLD两个程序,分别将GS-

GSDRAW/GSMAP图件屏幕编辑程序——GSDEDIT/GSMEDIT

GSMEDIT和GSMEDIT是利用微机屏幕和键盘编辑GSDRAW和GSMAP数据库的程序。该程序与GSDRAW/GSMAP 6.0版本的主菜单中选择3,利用数字化仪进行编辑的EDIT模式很相似,但不要求配备数字化仪,也可以实现录入或点的删除、移动等功能,还可修改录入图形体的代码,参数1和参数2,将线段分解成多个线段等。这里的前提是读者熟悉GSDRAW和GSMAP 6.0版本,以及它的程序操作说明。

GSDRAW/GSMAP的操作

GSMAP和GSDRAW及其相关的辅助程序,可以完成地质图的制作,本文用实例形式指导用户操作,以熟悉系统的操作过程。在使用过程中,也将回答一些普遍存在的问题。1 GSDRAW程序的数字化将GSMAP/GSDRAW6.0版源盘中的可执行程序拷贝一个备份,将这个备份盘作为练习盘;或将源盘中的所有程序拷贝到硬盘中合适的子目录中。现将图1贴在数字化桌上,确信练习盘处于隐含子目录中。

GSMaP遥感降水产品对典型极端降水事件监测能力评估

针对2017年6月下旬至7月上旬期间湖南省出现的持续强降水过程,采用遥感降水误差标定体系和遥感降水误差分解模型方法,综合标定了GSMaP_NRT、GSMaP_MVK和GSMaP_Gauge等3套遥感降水产品的数据精度,具体分析了各数据产品总体误差的组成结构及各项独立误差成分(命中误差、漏测误差、误报误差)的变化特征,并重点讨论了3套遥感降水产品针对大雨及以上级别强降水事件的监测能力,结果表明:①3套降水产品都能基本捕捉到此次强降水过程的空间分布特征,也能够较为准确地描绘出不同强弱降水阶段的交替过程;②总体上看,GSMaP_Gauge产品表现最好,3套遥感降水产品在复杂地形地区内精度都相对更差。在误差组成结构中,命中误差占总误差比重最大;③对于大雨及以上级别的强降水事件,GSMaP_Gauge产品表现出最佳监测效果,相比两套未校正数据产品,GSMaP_Gauge产品对于漏测误差的改善效果十分显著,其能更有效地监测到强降水事件。对比IMERG产品,GSMaP产品在强降水事件中的表现整体上都要优于同级别的IMERG产品。本文为验证极端降水事件中遥感降水产品的精度提供了范例,并可以为遥感降水反演算法的进一步改进提供建议。

全球降水计划IMERG和GSMaP反演降水在四川地区的精度评估

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。

IMERG和GSMaP对中国极端降水监测能力评估

IMERG和GSMaP是GPM时代下2种主流的高分辨率卫星降水产品。为研究其对极端降水的监测能力,以2015—2020年中国698个气象台站逐日降水数据作为基准数据,选取6种极端降水指标及相关统计指标,评价IMERG和GSMaP在中国对极端降水的监测能力。结果表明:①2种降水产品都可以很好的反映出各极端降水指数的空间分布特征且在低海拔地区对极端降水监测能力优于高海拔地区;②IMERG和GSMaP降水产品在东南诸河片、松辽河流域片和海河流域片等较为湿润的流域相关系数较高,内陆河相关系数较低,误差指标表明在中国GSMaP精度更高;③不同阈值下的探测率表现为东南部高于西北部,准确率西北部的较高;低阈值降水的探测率更高,而高阈值降水的准确率更高;另外,GSMaP对于弱降水的探测能力优于IMERG。总体上,IMERG和GSMaP在中国区域对极端降水的监测能力较好,在极端降水研究中有较好的应用前景。

基于多源数据的郑州市降水时空演变规律

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。

渭河流域GPM卫星降水产品的多尺度评估

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地反映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(POD<0.4)远低于其他季节;卫星降水数据受海拔因素影响明显,随海拔上升数据质量呈下降趋势;IMERG-Final驱动的IHACRES模拟表现最好(NSE=0.856),由GSMaP-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。

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

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。

近实时卫星降水数据对南京“20170610”极端性强降水过程的监测分析

以高密度的地面雨量站网观测数据为基准,综合分析了TRMM 3B42RT V7、IMERG Early、IMERG Late、GSMaP NRT、GSMaP NRT Gauge共5种近实时卫星降水数据对南京及周边地区2017年6月10日一次破历史记录的极端性强降水过程的监测能力。结果发现,在累积雨量方面,2种GSM aP数据有比较明显的低估,但基本再现了雨量中部高、南北低的空间分布格局;而3B42RT V7和2种IMERG对累积雨量的主要空间分布特征的辨识性较差。在降水强度时序变化方面,所有卫星数据均能正确探测到南京全市与江宁区的"20170610"降水过程,但在区域和网格尺度上对降水强度变化的动态跟踪能力明显不足,定量误差比较突出。5种数据中,GSMaP NRT的综合精度相对较高,而2种IMERG数据的表现尚不及3B42RT V7。总体上,近实时卫星降水数据对中小尺度极端性强降水过程的监测已展现了一定的积极效果,但捕捉降水落区及追踪降水动态变化的能力尚需大力改进。

高分辨率遥感降水对强降雨的监测能力研究

以地面观测站点逐小时降水数据为参考,在小时尺度上综合评估对比了两套多卫星遥感降水(GSMa P_MVK,GSMa P_Gauge)产品在广西2010年5月一次极端强降雨事件中的表现。结果表明:1两套遥感降水都能够较好地把握此次降水的空间分布模式,其与地面的相关系数分别为0.73和0.75;2在广西全区,和地面观测数据对比,GSMa P_MVK和GSMa P_Gauge对降水量分别高估了24.34%和45.88%。在暴雨中心,两套遥感降水在成功捕捉到了降水时段变化特征的同时也对总降水量有所低估,低估率分别为17.50%和26.93%;3地面校正后的GSMa P_Gauge在减少了小雨事件漏报的同时也增加了多余的小雨事件;4虽然两套卫星产品对强降水存在一定程度的低估,但它们都能预报到泥石流的发生。

GPM卫星降水数据产品适用性评价——以雅鲁藏布江为例

卫星降水产品作为雨量计布设稀疏区域的重要数据补充,其时空精度对水文模拟、预测至关重要。位于高寒区的雅鲁藏布江流域是典型的缺资料区域,通过定量指标与分类指标结合的方式评估GSMap和GPM-IMERG两种卫星降水产品在这一地区的适用性。结果表明:两种卫星降水产品均能准确探测到降水事件的发生情况,相比于其上一代TRMM卫星降水数据,两种卫星降水数据与实测地面降水数据相比,精确度更高(Bias<0.579)、相关性更显著(CC>0.902)。两种卫星降水数据与地面实测数据相关性的空间分布规律一致,均为在流域中游相关性强,而上游、下游较弱。对于雅鲁藏布江流域,GPM卫星降水产品相比与TRMM卫星降水产品具有较好的适用性,更能满足水资源开发利用对数据的需求,未来可与地面观测数据融合生成更为可靠的降水数据系列。

最新GPM遥感数据在淮河和海河流域的误差分析

为了加深对最新GPM卫星降水产品在具体流域的误差特性的了解,利用中国日降水分析产品(CPAP),选取相关系数(CC)、平均误差(ME)、探测率(POD)、错报率(FAR)以及6个极端降雨指标评估2014年4月至2016年3月期间IMERG卫星降水产品和GSMap-Gauge卫星降水产品在淮河、海河流域的误差特性及性能表现。结果表明:(1)两种卫星降水产品的总误差的空间分布完全不同,以高估为主要表现。(2)产品在百分位指标(RR99p及RR95p)和绝对阈值指标(R20及R20TOT)的表现非常好,相关系数超过0.84。对于持续时间指标(CWD及CDD),表现则均不理想,但GSMap-Gauge产品仍优于IMERG产品。(3)不论是日、月尺度下的比较,还是在探测率及错报率上,GSMap-Gauge产品性能表现总是更优。月降雨量估测结果的准确性明显高于日降雨量估测结果。