TRMM偏最小二乘降尺度降水模型在新疆不同地貌的适应性

摘要

高分辨率降水数据有利于客观描述区域降水时空分异特征,也可为区域生态和水文等过程高精度模拟提供重要参数.该研究旨在研究采用偏最小二乘法降尺度方法提高热带降雨测量卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)数据空间分辨率用于新疆不同地貌区降水量估算的可行性.基于多源遥感数据和气象站点数据,引入相对湿度、NDVI、地形和经纬度等地理环境因子,构建偏最小二乘法降尺度模型,使遥感数据的空间分辨率由0.25°×0.25°(27.5 km×27.5 km)提高至250 m×250 m,模拟对比降尺度前后降水量估算精度差异,并探讨新疆降水时空分布特征及其对地形地貌的响应规律.结果表明:1)相比TRMM原始数值,由偏最小二乘法降尺度模型修正后的降水量与气象站点数值的拟合度显著提高,其决定系数(R2)由0.74提高到0.85,均方根误差降低了0.26 mm,较好解决了原始数据低值高估和高值低估等问题;用乌鲁木齐河流域不同海拔高度和地形地貌区站点实测值验证该模型,发现修正后的所有站点其精度均有提高(R2从0.06～0.91提高到0.39～0.95,均方根误差从0.20～0.44 mm降低到0.18～0.40 mm),表明了该模型在不同海拔和地形地貌区降水分异刻画的可靠性及大尺度推广的可行性.2)研究期内各地形地貌区的年降水量排序为中高山、极高山、高山、低山、中山、平原、盆地;中高山及以上山区降水集中发生在6-9月,低海拔山区及平原区的降水较多发生在5-8月,但年内降水量分配较均匀.新疆降水呈"北多南少"的空间分布格局特征,各山体(山群)均存在2个较明显的降水峰值区,但各山体绝对高度和规模不同,以致峰值区的海拔也不尽相同.研究结果可为气象站点稀缺区域的降水数据提供有益补充.