高分辨率降水数据有助于刻画降水的时空分异特性,对流域水文、气象和生态等过程的精准模拟具有重要作用,因此对低分辨率降水产品开展空间降尺度,提高其分辨率十分必要.鉴于此,该研究在充分考虑热带降雨测量卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)降水产品在渭河流域适用性的基础上,引入归一化差分植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、坡度、坡向和经纬度等地理环境因子,构建了多尺度地理加权回归(Multi-scale Geographically Weighted Regression,MGWR)模型用以分析不同因子对渭河流域降水空间格局影响的尺度差异;并提出了一种针对TRMM降水产品的空间降尺度方法,通过精度评价验证降尺度结果的可靠性.结果表明:1)TRMM降水产品数据相较于站点实测数据存在一定精度误差,年尺度上R2=0.807,BIAS=2.909％,RMSE=83.477 mm,表现较好;季尺度上秋季R2最高,为0.847,夏季RMSE最大,为62.393 mm,四季的BIAS均较低;月尺度R2为0.456～0.815,BIAS的绝对值介于0～14％之间,多数月份为正值,RMSE值域范围为3.507～39.342 mm,精度较好;总体而言,TRMM降水产品数据在年、季和月尺度上均表现出良好的整体适用性.2)不同因子在干湿年份对降水空间分异格局的影响呈现出不同的尺度特征,其中湿润年的DEM、NDVI、坡向和经纬度对降水呈现局部影响,坡度影响具有全局性,而干旱年各因子均表现为局部影响.3)流域和站点尺度上,降尺度TRMM数据相较于降尺度前产品数据精度得到一定改善,流域尺度上,R2和RMSE得到有限提高;站点尺度上,各站点统计指标变化各异,但降尺度后统计指标整体优于降尺度前,并且由于时间尺度上的误差累积,站点年尺度数据精度相比月尺度数据稍差.4)降尺度TRMM数据相比于降尺度前产品数据,空间分布更细腻,细节特征表现更好,且在年、月时间尺度上均具有较高的精度,可为渭河流域资料短缺地区的水文设计提供数据支撑.

降水;TRMM;降尺度;MGWR模型;尺度差异

黎扬兵;张洪波;杨天增;吕丰光;王雨巍;姚聪聪

长安大学水利与环境学院,西安 710054;水利部旱区生态水文与水安全重点实验室,西安 710054

农业工程学报

[1]黎扬兵;张洪波;杨天增;吕丰光;王雨巍;姚聪聪-.基于MGWR的渭河流域TRMM降水产品空间降尺度分析)[J].农业工程学报,2022(23):141-151

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