论文部分内容阅读
降水是陆地水循环和能量循环的关键变量，是水文、气象、生态和气候变化等研究领域中重要的研究对象。由于受到大气环流和下垫面条件等多重复杂因素影响，降水具有较强的空间变异性，因此高时空分辨率和高精度的降雨量估计一直以来是相关领域的研究热点和难点。相比传统的地面站点观测，卫星反演降水产品由于具有较强的空间代表性和连续性，近二十年来得到了广泛的应用。但是目前卫星降水产品存在空间分辨率和精度均较低的问题，限制了其在区域尺度的应用与研究。因此，研究卫星降水产品的空间降尺度，提高降水估计的空间分辨率和精度，对诸多相关领域都具有非常重要的意义。 针对目前新一代全球降水观测计划(GPM)产品降尺度研究不足，空间统计降尺度算法中残差修正步骤必要性不明确，且未考虑降水植被响应的滞后性等问题，本论文以我国两典型山地——横断山区和太行山区为研究区域，以GPM-3IMERGM融合月降水产品和累积年降水为研究对象，分别建立了基于降水与归一化植被指数和高程之间的多元线性回归(MLR)模型和地理加权回归(GWR)模型的空间降尺度算法。论文讨论了降尺度算法中残差修正的必要性，分析了两种回归模型中回归系数的时空分布，并利用站点实测资料进行了降尺度结果的精度验证，最后还引入分布滞后模型，讨论了考虑降水-NDVI滞后性对地理加权回归模型精度的影响。论文得到的主要结论如下: (1)论文基于地理加权回归的降尺度算法在年月尺度下得到了典型山地的高分辨率降水降尺度结果，站点验证表明其精度明显高于原始GPM产品和基于多元线性回归的降尺度算法。成果能为区域尺度水文和生态等相关研究提供高精度高分辨率雨量分布信息，尤其是对无测站地区的研究具有重要意义。 (2)残差修正能提高基于多元线性回归模型的降尺度算法的精度，但是却降低了基于地理加权回归模型的降尺度算法的精度。因此，残差修正对于前者是必要的，而对于后者则不需要考虑; (3)考虑降水-NDVI时滞效应将分布滞后模型引入地理加权回归模型（GWRDL），结果表明，横断山区的时滞阶数以0阶和2阶为主，太行山区以0阶和1阶为主。GWRDL能进一步提高地理加权回归模型降尺度结果的精度，但提升的幅度小于GWRBRC相对原始GPM产品的提升幅度。