《基於樣條函式融合遙感數據生成降水場的方法研究》是依託北京師範大學，由陳卓奇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於樣條函式融合遙感數據生成降水場的方法研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：陳卓奇
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大氣降水是全球水分循環的一個重要環節，是一個地區水資源的重要組成部分，是地表控制地氣之間水分、熱量和動量交換的重要變數之一。由於降水時空差異大，形成原因複雜，至今生成高精度、高時空解析度降水數據的算法仍不成熟。目前通用的方法是融合台站、靜止衛星和極軌衛星數據生成降水數據集。然而現有融合算法仍存在一些不足，如未能考慮降水場的空間相關性和未能在融合過程中考慮不同的降水過程等。樣條函式在求取最優函式形式的過程中，可以充分的考慮降水場的空間相關性。此外，眾多的研究表明時間序列的紅外亮溫數據可以識別降水的類型。基於此，本研究擬採用樣條函式作為多源數據融合的基本方法，並利用時間序列紅外亮溫數據區分降水類型，探索生成高時空解析度（5km×5km， 每小時）降水數據的方法。
結題摘要
降水是地球表面水分和能量循環的重要組成部分，它有助於調節地表和大氣之間的水分通量。隨著衛星技術的發展，衛星反演的高時空解析度降水產品被廣泛的套用於各個研究領域。儘管獲得了廣泛的套用，但是衛星反演降水產品的套用仍然受到其不確定性的影響。基於此本研究從三個方面開展工作：（1）評估現有衛星產品的質量，分析影響其質量的主要原因；（2）研製基於薄盤平滑樣條函式的融合衛星和台站降水的算法；（3）建立中國區域近30年高時空解析度陸面降水產品數據集，並驗證其精度。 本研究中，我們收集了收集國外衛星反演降水資料並對資料的精度進行驗證，分析衛星反演降水量的不確定性。本研究已收集2003-2012年四套衛星反演降水資料（TRMM，CMORPH，GSMaP，TRMM-RT），並利用台站數據對其進行驗證。得到以下結論：（1）GSMaP和CMORPH產品低估降水量，TRMM-3B42RT產品高估降水量。TRMM-3B42產品無偏差。TRM-3B42資料是在TRMM-3B42RT經過台站訂正後得到的。TRMM-3B42在平均偏差（ME）、均方根誤差（RMSE）和相關係數（CC）三項指標均優於TRMM-3B42RT，而POD（擊中率）和FAR（偽報率）兩項指標無明顯改進。說明TRMM-3B42的訂正算法能有效訂正數據的系統誤差，最佳化數據的相關性。（2）GSMaP、CMORPH和TRMM-3B42RT產品高估小降水；TRMM-3B42RT低估小降水。（3）所有的降水產品在夏季的精度都高於冬季的降水。 另一方面，本研究發展了一個基於薄盤平滑樣條函式的融合衛星和台站降水的算法。該方法包括兩個主要步驟：（1）利用薄盤平滑樣條函式，將衛星反演降水量設定為協變數，建立多元非線性回歸方程，求解方程係數。利用多元非線性回歸方程計算降水場的趨勢面。（2）利用改進的Cressman插值方法，對降水場趨勢面進行訂正，獲得最終的降水場。研究表明經過融合後的資料在精度方面較原有產品有較大的提高，其中RMSE由5.9 毫米/天下降至4.3毫米/天。相關係數有0.39上升至0.5。 該算法最後被用來建立中國區域近30年高時空解析度陸面降水產品數據集，數據已經通過以下網站發布（http://globalchange.bnu.edu.cn/research/forcing）。
