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卫星反演降水产品是降水资料获取的一种重要途径。传统的地面站点观测虽然能够较为准确地表示观测点上的降水量,却往往受到雨量计结构、风速大小、以及采样误差等影响。此外,在大面积海洋、无人区以及地形相对复杂区域并没有雨量观测数据,进一步限制了站点观测数据的使用。相比较而言,卫星反演降水产品具有全天候以及全球覆盖的独特优势,是目前唯一一个针对缺少地面台站观测地区进行降水研究的途径,且能够比较准确地反映降水的“空间结构”特征。
卫星反演降水产品具有高时效、高空间覆盖等诸多优势,但在本质上是通过观测云温度和云中的水粒子来反演降水量的一种间接观测手段,其观测精度会受到诸如传感器分辨率、大气衰减以及反演算法等的综合影响,具有较大的系统误差和随机误差。对卫星降水产品的误差进行估计和分析是非常有必要的。
CMORPH卫星反演降水产品是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)气候预测中心(CPC)研发的全球降水产品。该产品在中国区的应用目前已经十分广泛,但是存在随时间和区域等因素而变化的误差存在。
本文以中国东部地区夏季的地面降水数据为真值,对CMORPH卫星反演降水产品进行误差估计分析。文章针对时间分辨率、空间分辨率和雨强等可能影响卫星反演降水产品误差的因素进行分析,探求各因素对误差的影响规律,并将其定量化成数学表达式。最后,集成各个因素对误差的影响,建立误差模型,生成了误差公式。此外,还对误差公式的适用性进行了验证。
目前,本文已经取得以下两项关键研究成果:
(1)CMORPH卫星反演降水产品的相对均方根误差随着时间分辨率和雨强的增加呈现近似幂函数式递减;随着空间分辨率的增加呈现近似e指数函数式递减。幂函数和e指数函数能够较好地拟合上述三种要素对误差的影响规律。
(2)CMORPH卫星反演降水产品的绝对均方根误差可以用这个公式进行较好的拟合:σ=13.348*e-0.2654*A*T-02593*R03316。该公式在长江流域以外的中国东部研究区域具有良好的稳定性。造成该公式在长江流域的波动性仍需要进一步查明。