CMORPH卫星反演降水数据质量评估及水文过程模拟

发布时间：2021-04-09 02:15

　　卫星降水对展现降雨空间分布特征、提供防洪决策依据起着重要作用。以綦江流域五岔水文站以上控制面积为例,采用网格大小为0.25°×0.25°的CMORPH卫星反演降水数据,利用TS评分、空报率、漏报率三种指标评估日尺度卫星晴雨预报精度,利用平均绝对误差、显著性检验和相关性分析评估日尺度和月尺度卫星降水数值精度;将该降水数据和站网数据分别作为新安江模型的日模型输入,以2009～2012年为率定期,2013～2014年为验证期。设置最优参数不变和最优参数对比两组试验,利用纳什效率系数、径流深相对误差、均方根误差评估水文过程模拟精度。结果表明,对于中小流域,基于CMORPH卫星降水的新安江模型模拟结果对大洪水洪峰模拟偏低,小洪水洪峰模拟偏高,退水段模拟结果较好,总体模拟精度较高。参数率定时应更侧重于SM、CS两个敏感参数,且KC的初值可定得适量大一些,以期得到令人满意的结果。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(09)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

綦江流域概况

图2中列出了7个子单元4种不同等级降水（实测无暴雨）情况下的晴雨预报情况，每个子单元对应柱状条从左至右依次为无雨、小雨、中雨、大雨情况，从下至上依次为TS评分、空报率、漏报率。其中无雨时只有空报率，小雨、中雨、大雨只有漏报率。由图2可知：(1)实际无降水时，7个子单元平均空报率达到了35%以上，但表1中卫星无降水的频率仅比地面站网低了4.9%，说明CMORPH卫星对无降水和小量级降水的识别率不高。(2)随着降水量级的提高，TS评分呈现增长趋势，中雨及大雨的TS评分基本达到了95%以上，说明CMORPH卫星对中等量级的降水事件发生预报较为准确。(3)地面雨量站网并未观测到暴雨的发生，但卫星预报了6场暴雨。据《水文站网规划技术导则》[4]规定，降水量站网布设密度不宜大于200km2/站，而研究区域的雨量站网密度为265 km2/站，且分布不够均匀。这说明CMORPH卫星对极端降水事件的预报可能尚有欠缺，可进一步优化方法并讨论。(2）降水量精度评估。评估对象为日尺度和月尺度的卫星降水。采用平均绝对离差定量评估卫星降水量值误差。采用显著性检验和相关性分析（皮尔逊相关系数）评估卫星雨量和实测雨量的显著性水平和相关性。经计算两种尺度上雨量均通过显著性检验（二者置信水平均达到95%）。

由表2可知，试验1情况下，直接移置CMORPH卫星反演降水数据率定参数的径流模拟结果较好，除率定期中2011年外，其余五年的NNSE均保持在0.75以上，达到了洪水预报的乙级精度要求[5]。另外，在2013～2014年验证期期间，BBias也较之前降低了15%～18%，符合偏差在±5%之内。与试验2利用地面站网率定的参数对比发现，二者评价结果并无差异。此外，2011年的模拟精度较差，结合图3分析2011年模拟结果可知，其对6、7月份的洪峰模拟时间滞后，且峰值模拟不足，推测这是由于2011年6月24日三峡水库泄洪所致。试验2情况下，通过比较两套参数中的敏感参数（表3）可知，KC、SM、KI+KG、CI、CS五个敏感参数差距较大。结合图3可知：(1)利用CMORPH卫星反演降水数据进行径流模拟时的整体水量基本吻合，但KC比利用地面站网进行模拟时偏高，结合卫星反演降水数据质量评估结果，不难发现这是由于卫星降水在小量级时的空报和大量级降水的多报所致。(2)卫星反演降水数据模拟的大洪水洪峰流量偏低，小洪水洪峰流量偏高，退水段拟合较好。实际应用CMORPH卫星降水进行径流模拟过程中应注意这些特点，率定时可适当增大KC的调试初值以降低率定工作量，且应更偏重于SM、CS两个敏感参数的调试，以求得到更好的模拟效果。

【参考文献】：
期刊论文
[1]面雨量计算方法对水文模拟的影响[J]. 张涛,王祥,杨欣玥,刘羽婷.  人民长江. 2017(19)
[2]CMORPH卫星-地面自动站融合降水数据在中国南方短时强降水分析中的应用[J]. 周璇,罗亚丽,郭学良.  热带气象学报. 2015(03)
[3]新安江模型参数的分析[J]. 赵人俊,王佩兰.  水文. 1988(06)



本文编号：3126714