陕西省TRMM降水数据反演精度的时空分布特征研究

摘要

降水是水循环过程的最基本环节，降水量是重要的气象要素，同时也是影响流域水循环的重要因素，其获取对于水文预报、水资源评价、水资源管理、水分循环、水量平衡等的计算和研究都有重要意义。因此，准确掌握降水信息对研究不同时空尺度下的大气循环过程起着至关重要的作用。
　　目前降水的观测手段主要包括地面气象站点观测和地面测雨雷达。气象站点因直接测量降水而具有比较好的精度，但缺点是只能获得相应点的降水数据，基于气象站点降水数据的插值存在着站点数量与站点分布的问题，插值精度限制了其应用范围。地面测雨雷达可以获取时空分辨率较高的降水信息，但理论基础复杂，观测范围也存在较大的限制。近年来，遥感卫星与地理信息系统的发展为降水观测提供了全新的方法与手段。TRMM遥感卫星降水数据不仅具有较高的精度(0.25°×0.25°)和相对大的观测范围(50°S-50°N)，而且可以得到海洋、高原、沙漠等人烟稀少和无资料地区的气象资料，可极大地补充降水时空分布信息的不足。但是，由于其观测方式的间接性，卫星遥感降水资料实际的精度需要得到地面站降水资料的反演校正，才能达到两者之间的一致性直至替代性。
　　论文以陕北、关中、陕南为三个研究区，利用50个气象站点的实测降水资料在年尺度、月尺度和日尺度上验证了TRMM气象卫星降水数据与实测降水数据之间的偏差，在此基础上基于月降水数据分析了陕西省的降水相对偏差时空分布特征，应用MRE法、列联表法、及相关系数法等评价方法检验了陕西省三个地区不同时段TRMM降水数据的精度，构建了以月TRMM降水数据为自变量的月实测降水估算模型并进行了实例验证。研究结果表明:在整体上，不同时间尺度的TRMM数据与站点实测降水数据相关性都较好，数据精度较高，数值上多比站点实测降水量偏低，偏差相对较小;具体表现为:月相关系数＞年相关系数＞日相关系数，而相对误差中，年MRE值＜日MRE值＜月MRE值。总体上可知:各个时段的TRMM降水量与陕西三个地区的实测降水具有很高的一致性，陕西三个地区两类降水数据的平均相关系数均在0.85以上，表明两者之间相关性较显著，数据精度较高，偏差小，TRMM整体上小于实测数据;各时段数据精度夏秋季节好于冬春季节，偏差丰水年和平水年小于枯水年。陕北月TRMM反演地面站数据多小于实测值，最大偏差为8.24％;关中月TRMM反演地面站数据小于实测值，最大偏差为4.37％;陕南月TRMM反演地面站数据小于实测值，最大偏差为1.42％。误差较小，可以用于陕西各地区不同典型频率下的实测月降水量估算。TRMM卫星数据整体精度陕西北部低于南部，符合TRMM卫星观测数据精度变化的规律。研究成果可用于对陕西无资料地区的降雨数据进行更加准确的估算和有效的反演。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究目的

1．3 国内外研究进展

1．3．1 气象卫星的发展历史及现状

1．3．2 国外研究现状

1．3．3 国内研究现状

1．4 研究内容

1．5 技术路线

1．6 预期结果

第二章 研究区概况与TRMM降水数据

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 地质地貌概况

2．1．3 水文气象概况

2．1．4 土壤与植被概况

2．1．5 社会经济概况

2．2 气象卫星简介

2．3 TRMM降水数据来源

2．4．1 列联表法

2．4．2 相关系数法

2．4．3 散点斜率法

第三章 TRMM降水数据精度的时空分布特征

3．1 陕北年尺度数据偏差分析

3．1．1 数据整体偏差

3．1．2 陕北各站点年偏差

3．2 陕北月数据偏差分析

3．2．1 数据月整体偏差

3．2．2 陕北各站点月偏差

3．3 关中年尺度数据偏差分析

3．3．1 数据整体偏差

3．3．2 各站点年尺度偏差

3．4．1 数据整体偏差

3．4．2 代表站数据月偏差

3．4．3 关中日尺度数据偏差

3．5 陕南年尺度数据偏差分析

3．5．1 数据整体精度

3．5．2 各站点年数据精度

3．6 陕南月尺度数据偏差分析

3．6．1 数据整体偏差

3．6．2 陕南各站点月偏差

3．7．TRMM降水数据偏差的空间变化特征

第四章 陕西省TRMM降水数据精度检验

4．1．1 陕北月TRMM数据精度

4．1．2 关中月TRMM数据精度

4．1．3 陕南月TRMM数据精度

4．2 日数据的列联表法精度检验

4．3．年、月数据的相关系数法精度检验

4．3．1 陕北地区数据相关性分析

4．3．2 关中地区数据相关性分析

4．3．3 陕南地区数据相关性分析

4．4 偏差与精度在时空上的变化特征分析

4．5 本章小结

第五章 基于TRMM数据的地面降水估算模型构建与验证研究

5．1 陕北地区基于TRMM降水数据的地面月降水估算模型

5．2 关中地区基于TRMM降水数据的地面月降水估算模型

5．3 陕南地区基于TRMM降水数据的地面月降水估算模型

5．4 基于TRMM降水数据的地面月降水估算模型验证研究

5．4．1 陕北基于TRMM降水数据的实测月降水估算模型的验证研究

5．4．2 关中基于TRMM降水数据的地面月降水估算模型的验证研究

5．4．3 陕南基于TRMM降水数据的地面月降水估算模型的验证研究

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

附录

致谢

作者简介