基于时空结构指标的中国融合降水资料质量评估

引入空间、时间技巧评分以及结构函数3种指标,通过对比中国国家气象信息中心研制的逐日融合降水资料和美国国家海洋大气局(NOAA)气候预测中心卫星反演降水资料(CMORPH)、热带测雨卫星反演降水资料(TRMM)在中国区域的适用性和误差分布,着重考察融合降水资料的质量。结果表明,中国区域平均的融合降水资料时空精度远高于CMORPH和TRMM卫星降水资料,且融合资料和卫星资料在夏季的质量优于冬季;在中国东南区域的模拟精度普遍好于西部地区,融合降水质量最高的两个区域为江淮和华南,较差的区域则在青藏高原和西北地区。融合后降水资料比融合前CMORPH卫星降水在空间及时间技巧评分均有较大提高,其提高幅度冬季大于夏季。通过计算结构函数,发现在中国江淮、华南、华北和东北等地区,随着网格区域内任意两点距离的增大,融合产品与观测降水的结构函数曲线始终十分接近。在西北、青藏高原等区域,融合产品与观测降水的结构函数则偏离较大。西南地区地形复杂,卫星资料无法精确反映实际降水情况,高密度观测资料尤为重要。江淮、华南、华北地区的融合降水结构函数曲线增长率大于东北,也从侧面反映江淮、华南、华北地区降水分布的非均一性比东北强,降水可能受中小尺度天气系统影响较大。

我国高分辨率降水融合资料的适用性评估

利用国家气象信息中心研制的全国30000多个地面自动站降水与CMORPH(Climate Prediction Center Morphing technique)卫星反演降水融合而成的融合降水产品,分析了融合降水平均偏差和均方根误差的时空分布特征,探讨了不同降水量级以及站点稀疏区和密集区的融合效果,结果表明:融合降水的平均偏差和均方根误差量值均较卫星反演降水有显著减小,随时间的变化幅度不大且误差的区域性差异减弱;融合降水不同量级降水日数分布接近于地面观测降水,虽高估了雨强小于等于4mm/d的降水,低估了大于4mm/d高值降水,但同一量级下的误差比卫星反演降水大幅减小,且随着降水强度的增加改善效果明显;站点密集区的融合降水值主要是取决于地面观测降水;站点稀疏区在没有站点分布时,融合降水值主要取决于卫星反演降水,但随着站点个数增加,地面观测降水在融合降水中所占比重逐渐增大,且超过了卫星反演降水的作用。可见融合降水充分有效利用了地面观测降水和卫星反演降水各自的优势,融合效果明显。

多种降水融合产品对“苏迪罗”台风的监测效果对比

为对比CMOPRH多卫星集成降水产品与EMSIP多卫星集成降水产品以及中国地面与CMORPH卫星二源融合降水产品、中国地面与FY-2卫星二源融合降水产品以及中国地面卫星雷达三源融合降水产品对强天气降水过程的监测能力,以2015年第十三号台风"苏迪罗"为例,利用2426个国家级自动站降水数据进行空间对比和统计评估。研究结果表明,5套产品均能清晰表现台风结构;多卫星集成降水产品对不同类型的降水的预估效果不同;在降水关键区内多源融合降水产品较多卫星集成降水产品更为准确;多源融合产品降水误差均比多卫星集成降水产品小一个量级;三源融合降水产品对台风降水监测效果较好,降水平均偏差为(-0.0177 mm/h,-0.4134 mm/d),日降水相关性为0.9593。