广西TRMM降雨产品多时间尺度精度评估

集合不同观测降水数据优势,获取更为精细化降水产品,可以更好地再现区域降水时空异质性,这也使得多源降水数据精度评估、校正及融合应用成为当前研究热点。从降雨时空一致性、降雨量误差、日降雨事件探测能力方面对广西TRMM降雨产品进行了精度评估,并对比分析了TRMM对干旱的评估效果。结果表明:（1）广西TRMM降雨产品与气象站观测降雨存在显著的时空相关性,日尺度相关系数最低为0.5~0.6,月、年尺度相关系数则均在0.7以上;（2）广西TRMM降雨量总体略偏大,其相对偏差主要在0~10%;（3）TRMM产品在广西地区的日降雨事件探测能力优于全国平均水平,尤其在强降雨月份POD>0.75,但也存在降雨量较少的冬季月份准确率显著下降的现象。（4）TRMM降雨产品在广西干旱强度监测方面,能够揭示区域干旱的时空尺度效应和强度累积效应,具有比有限地面站点数据更精细化的空间异质性表达。相关成果有望促进区域多源降雨数据的校正及融合应用研究,为区域更有效的旱涝灾害评估、预报预警等提供科学支撑。      

四川盆地及周边地区TRMM 3B42数据精度检验

多源信息融合的流域水文模拟及预报技术,是目前水文预报发展的一个重要方向。以易发生长江流域特大洪水的四川盆地及周边地区为研究区域,从单个站点及子流域降水量相关性、降雨空间分布和相对误差等方面对TRMM卫星3B42产品探测精度进行了检验分析。结果表明:研究区TRMM 3B42数据与地面观测数据在日、月尺度上具有较高的相关性(R >0.5),3 h尺度相关性较差(R<0.5),且3 h和日尺度在降水量峰值拟合上存在较为明显的数值偏差和时间上的提前或延迟;不同时间尺度下两组数据的空间分布特征总体具有较好的一致性;两组数据2008—2010年降水量序列均值相对偏差在±10%的概率密度百分数为32.26%。总体上研究区TRMM 3B42数据呈现高估(四川盆地大部分区域),局部出现低估(四川盆东南及地周边地区);研究区3 h尺度TRMM 3B42数据探测精度明显低于日尺度,高程变化对TRMM 3B42数据的探测精度具有一定影响。因此,针对该区域TRMM 3B42数据3 h和日尺度数据序列精度相对较差的问题,应用该卫星数据进行3 h尺度流域水文模拟及预报研究时,就需要对该区域卫星数据和地面观测数据进行融合,充分发挥两种数据的优势。     

卫星降雨数据在高山峡谷地区的代表性与可靠性

以长江上游金沙江流域典型高山峡谷地区为研究对象,用该区域地面观测降雨量数据对TRMM PR 3B42 V6产品进行了3 h、日、月3个时间尺度的有效性评估,旨在为开展区域卫星与地面降水数据融合的流域水文模拟及预报奠定数据基础。分别采用了线性回归方法分析降雨量相关性、经验正交函数-奇异值分解方法(EOF-SVD)分析降雨量主要模态空间分布特征、相对偏差B_ias、错报率R_FA和探测率P_D指标对该卫星产品进行了精度评定。研究结果表明:研究区该卫星产品与地面观测数据在3个时间尺度存在显著的线性时间和空间相关性,但相关程度随时间尺度的减小而减弱;二者在空间分布上总体具有一致性特征,但在高海拔、大坡度区域表现出较为显著的差异;相对偏差指标显示2008-2010年降雨量均值相对偏差在±10%的概率密度百分数为36.08%;随高程的增加,卫星数据R_FA呈逐渐增加趋势变化,P_D呈逐渐减小趋势变化;总体上小雨对误差的贡献最大,大雨峰值误差贡献次之,时段降雨量偏差随时间尺度的增加逐渐减小,而随高程的增加卫星数据的探测精度下降。因此,对于类似的高山峡谷流域,要应用该卫星产品进行日、3 h尺度水文模拟及预报,有必要对流域卫星数据和地面观测数据进行融合,充分发挥两种数据的优势。     

基于IWAP的广西干湿演变尺度效应与过程识别

伴随着全球变化和区域旱涝加剧,明晰最佳表达时间尺度,开展精细化旱涝演变监测和过程识别、支撑业务化精准预警是当前有效应对旱涝灾害的迫切需求。针对广西旱涝并存且频繁交替现象,采用距平改进的加权平均降水指数（IWAP）分析了区域日、候、旬、月、季尺度1961—2017年气象干湿演变监测的尺度效应; 并结合游程理论和极端事件强度-过程检测方法（EID）对典型干旱、湿润事件过程进行识别。结果表明:（1）时间尺度越小（如日、候）,IWAP对广西大气干湿快速频繁交替波动和空间格局变化监测效果越好; （2）日与候尺度IWAP对广西干湿面积变化监测具有强正相关一致性,其他尺度间的相关性普遍较弱,季尺度结果存在较显著的累加抵消现象,数值明显小于其他尺度; （3）各时间尺度IWAP对广西总干旱、总湿润事件频次监测差异小于各尺度间同等级干湿事件的频次差异,日与候、旬与月尺度分别表达了广西干湿事件相近的演变模态和强度分布; （4）文中方法对广西干湿演变过程及起讫时间识别效果良好,且日尺度能更好地揭示骤发性干旱和突发极端降雨湿润现象。      

基于多源降雨的广西季节性干湿演变特征与未来趋势

基于高时空分辨率的APHRODITE和TRMM降雨数据,采用降水量距平百分率、DEOF及R/S分析等方法,对近65年来广西季节性气象干湿演变的频率、范围、强度、时空分异及未来趋势进行了分析。结果表明:(1)广西年湿润和年干旱频率均呈现从桂东南向桂西北逐渐递减的分布特征,而年内不同季节的湿润和干旱频率空间分布差异显著;湿润与干旱的影响范围和强度在年、季尺度上均呈交替出现且增减波动的变化特征,但各自的变化差异显著。(2)广西干湿演变存在不同年、季周期的交替强弱振荡,其空间特征主要表现为年、冬季的东南-西北相反型,春季的全区一致型,夏季的南北相反型,秋季的东西相反型。(3)广西未来降雨量的增强趋势在年、夏季显著;而在春、秋、冬季节总体一般或略呈减弱趋势。上述研究成果可作为进一步深入开展广西干湿演变预警与水旱灾害防治的重要科学基础。     

桂东南容县花岗岩残积土粒度分形与物理参数的关系

桂东南容县花岗岩残积土滑坡灾害频发。为明确残积土粒度组成以便揭示滑坡形成机制,文中基于花岗岩残积土的土工试验数据和详查资料,利用分形理论揭示四个深度(0～30 cm、30～50 cm、50～70 cm、滑动面(1～3 m))土体粒度分形特征与颗粒含量、物理性质参数的关系。结果表明:(1)花岗岩残积土主要由细砾(粒径2～5 mm)和砂粒(粒径0.075～2 mm)组成,粒度分布在无标度区间[0.075,5]内具有一重分形特征;(2)残积土平均分形维数由大即小依次是:D_(50-70)(2.7244)D_(滑动面)(2.6910)D_(0-30)(2.6893)D_(30-50)(2.6480);(3)分形维数与粉砂含量呈极显著正相关,正相关性随深度增加而增大,与细砾和粗砂含量呈负相关性,即分形维数越大,粉砂含量越高,而细砾和粗砂含量越低;(4)D_(30-50)、D_(滑动面)与渗透系数、干密度呈显著负相关。