中国大陆GPM/IMERG产品的精度评估

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 17次 | 上传用户:zhiyouyiren
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本文以中国气象局国家气象信息中心基于雨量计逐日降水分析产品CGDPA (China Gauge-Based Daily Precipitation Analysis)为基准数据,采用定量和分类评分指标比较了全球降水观测GPM (Global Precipitation Measurement)计划多星集成降水产品 IMERG (Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM)在中国大陆地区的精度,并对比了其与气候中心变形算法降水产品CMORPH(Climate Prediction Center morphing technique)和人工神经网络算法降水产品PERSIAN (Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Networks)等卫星降水产品的精度差异。另外,还利用由地面雨量计校准后的南京信息工程大学NUIST (Nanjing University of Information Science & Technology) C 波段(C-band)双偏振雷达(Dual-Polarization Radar)(NUIST-CDPR)获得的高时空分辨率降水估计结果对比分析了 GPM/IMERG在三次强降水过程中的降水估计精度,主要结论如下:(1)应用CGDPA数据分析2014年9月—2015年8月GPM/IMERG的精度结果表明,IMERG日平均降水量的空间分布连续性较好,能够较好地反映我国降水量的分布特点,但局部地区的降水估计比CGDPA偏低;IMERG季节平均降水量与CGDPA具有较好的空间分布一致性(尤其中东部和南部),只在局部地区略有差异,但不同季节存在差异的地区,以及同一地区不同季节的差异程度,都各不相同;大部分地区IMERG日降水与CGDPA的相关系数介于0.2—0.5,只有少数地区超过0.6,但局部地区也出现负相关,相关系数介于-0.3—0.5; IMERG在中国大陆东部地区的降水估计精度明显优于西部,但东部绝大部分区域IMERG日降水估计量比CGDPA偏低10%—30%,有的地区甚至达到35%,西部地区则具有较大的不确定性,有的地区偏高,有的地区则偏低。(2) IMERG估计微量降雨的概率密度与CGDPA相差最大(尤其西部),其次是中雨,其它降水强度则与CGDPA相差很小。IMERG在各季节的降水探测准确率POD都比较低,小于0.45;降水空报率FAR都比较高,大于0.5;临界成功指数CSI都比较低,小于0.35;并且探测准确率POD和临界成功指数CSI的变化趋势基本一致:夏季最高,其次是春季和秋季,冬季最低;降水空报率FAR的变化趋势正好相反:冬季最高,其次是秋季和春季,夏季最低。(3)对比分析IMERG与CMORPH和PERSIANN的结果表明:三种卫星降水估计产品中,IMERG更接近基准降水产品,相关系数达到0.93,均方根误差 0.62mm/d,相对误差为-2.78%。然而,CMORPH 和 PERSIANN 与 CGDPA的相关系数则为0.84和0.67,均方根误差为l.lmm/d和1.36mm/d,偏差达到-23.8%和-18.24%。在中国大陆各个区域进一步对比IMERG、CMORPH和PERSIANN的差异,可以发现:三种卫星降水产品在我国西部精度表现较差,尤其是在我国西北地区和青藏高原地区,但IMERG产品在这些区域的表现要好于CMORPH和PERSIANN降水产品。(4)应用地面雨量计校准后的双偏振雷达NUIST-CDPR高时空分辨率的雷达降水估计结果对比分析IMERG的结果表明:在三次降水过程中,IMERG与雷达估计降水的相关系数分别为0.6、0.83和0.78;均方根误差1.36 mm/hhr、0.52mm/hhr 和 0.99mm/hhr;相对误差为-50.63%、1.08%和-34.72%。随着小时降水阈值的增加,IMERG降水产品的探测能力减弱,总体表现为对弱降水的探测能力优于强降水。
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