基于TRMM卫星数据的降雨测量精度评价
高 洁
【摘 要】摘 要:采用1999年1月至2007年12月TRMM3B43卫星降雨与中国718个地面雨量站实测月降雨量，通过对两套数据时空匹配，建立回归模型。结果表明，卫星数据与实测降雨量高度线性相关，其在中国东部和南部的拟合精度比西部和北部略高。由于TRMM卫星对强降雨、区域性降雨的遥测精度受限于雷达信号敏感度和分辨率，汛期TRMM测雨精度略低于非汛期，均在可接受范围内。TRMM卫星降雨资料覆盖全球中低纬度地区，对于无资料地区、大尺度范围，在中长期水资源规划、旱情分析等方面具有较强的实用性。 【期刊名称】水力发电 【年(卷),期】2015(041)006 【总页数】4
【关键词】关键词:雨量数据;TRMM卫星;测量精度;水资源规划
0 引言
降水作为气象水文界的重要观测项目，主要包括地面雨量站、地面雷达和气象卫星三种观测方式。其中，雨量站分布密度制约了其空间信息的获取;地面雷达观测范围有限、覆盖率低，难以满足大流域降雨观测的要求［1］;卫星技术则可实现大范围降水连续观测，从而获取大面积连续雨强分布［2］，在资源普查、防灾减灾工作中的运用效果较好。
TRMM(Tropic Rainfall Measurement Mission)是由美国国家宇航局和日本国家空间发展局共同研制，于1997年11月发射、承担测雨任务的卫星。其数据覆盖南北纬度 50°之间，水平分辨率 0.25°×0.25°，相对误差在0～10 mm/h
之间［3］。数据资料及有关说明可以从 NASA网站
(https://earthdata.nasa.gov/)获取。TRMM数据产品可分为三个等级，其中一级产品为1A11原始数据产品及1B11亮温产品。在二级产品中，由1B11产品经算法加工而成的2A12，可反映像元的瞬时降水强度、降水区域等。三级产品的 3B42是由 2A12产品与 SSMI，AMSR，AMSU等微波传感器、高时间分辨率的红外传感器的降水速率产品融合而成。基于各月的3B42产品，融合气候评估与监测系统(CAMS)、全球降水气候中心(GPCC)数据，形成的月降雨速率产品3B43［4］应用则更为普遍。
目前，TRMM三级产品已广泛应用于科研领域。谷黄河等［2］采用长江流域2008年4月1日至2008年12月31日面平均TRMM数据，与实测日降雨过程和月降雨量建立相关，复相关系数分别达0.842 7和0.960 4，总体精度较高。杨绍锷等［4］基于3B42降雨数据，通过月降水量距平百分率分析全国旱情。通过与中国气象局提供的700多个地面站点观测数据对比，发现两种数据集在2006年7月、2006年8月、2007年7月和2007年8月的确定性系数分别达到0.608、0.590、0.673和 0.654。其结论认为TRMM月降水量数据能够较好地反映真实降水。臧文斌等［5］采用TRMM数据分析2009年、2010年西南大旱，该论文根据全国667个地面雨量站数据对TRMM 3B43数据质量进行检验。2009年10月、2009年11月、2009年12月和2010年1月两数据集的确定性系数分别为0.862 8、0.856 9、0.814 5和0.871 7，且TRMM数据普遍略低于实测降水。该数据集对于中长期农业旱情分析具有可行性。杜灵通等［6］采用TRMM数据对山东省1998年至2010年逐月干旱情况进行监测，并与SPI指数法相比较。该结果与实际相符，具有可行性。李景
刚等［7］通过3B43月尺度卫星数据监测2008年10月至2009年2月中国北方冬麦区旱情，两数据集的平均确定性系数为0.749 5。该论文认为如果将TRMM卫星降水与地面观测数据有效集成，相互补充，有助提高数据精度;TRMM卫星降水更适于全国性或区域性宏观干旱监测，但尚不足以反映区域小范围降水随时间的变化。李相虎等［8］对比鄱阳湖各子流域1998年～2007年TRMM产品和实测降雨，月尺度数据相关性较高，确定性系数在0.88以上，但是较大暴雨导致雷达信号衰减，TRMM对强降雨的探测偏差较大。李景刚等［9］根据洞庭湖流域TRMM月降雨数据与测站数据建立相关，确定性系数达0.806。但整体而言，TRMM降雨量比地面测雨略小，这归因于TRMM雨量为各网格内平均值，一定程度上削弱了区域降水极值。TRMM研究不仅体现在数据可行性和干旱监测分析中，也被初步应用于径流、洪水模拟。毛红梅［10］将TRMM雨量应用于汉江上游水文模拟。结果认为，TRMM日降雨(除小雨量外)相对于站网观测值偏低(该区域时段确定性系数0.49)，但年、月TRMM系列与站网观测系列相关性较好，适合进行中长期水资源管理和水能规划。赵志轩等［11］通过TRMM降雨和WEP模型模拟唐家山堰塞湖入湖径流。日均入湖流量与动态监测结果的相对误差为5.93%，基本满足工程除险的要求。
上述研究对TRMM数据在我国局部地区和部分时段的可行性进行了验证。本文对比分析1999年至2007年全国720个气象站的实测数据和相应网格的TRMM雨量，对TRMM测雨精度的空间分布特征进行评价。
1 方法及其数据处理
基于TRMM卫星数据的降雨测量方法:①在NASA网站下载TRMM 3B43月尺
基于TRMM卫星数据的降雨测量精度评价
