基于随机森林算法对青藏高原TRMM降水数据进行空间统计降
基于深度学习的TRMM降水产品降尺度研究——以中国东北地区为例
第32卷，第4期国土资源遥感V v U32,N v.4 2020年12月REMOTE SENSING FOR LAND&RESOURCES Doo,2020dvi:10.6046//tzyyg.2020.04.19引用格式：杜方洲,石玉立，盛夏.基于深度学习的TRMM降水产品降尺度研究一一以中国东北地区为例［J］.国土资源遥感, 2020,32(4):145-153.(Du F Z,Shi Y L,Sheng X.Research on downscaling of TRMM precipitation products based on deep learning:Exemplified by northeast China［J］.Remotr Sensing for Land and Resources,2020,32(4):145-153.)基于深度学习的TRMM降水产品降尺度研究一一以中国东北地区为例杜方洲，石玉立，盛夏(南京信息工程大学遥感与测绘工程学院，南京210044)摘要：降水的季节性时空分布研究对东北地区的生态保护和农业生产有重要意义。
基于植被指数、地形因子与降水的相关性，采用深度学习模型，对2009—2018年10a间平均1,4,7,10月TRMM_3B43产品降尺度至0.01。
(约1km),使用站点实测数据进行精度校正,并填补TRMM未覆盖的50「N以上地区。
结果表明，该模型效果优于随机森林，可有效获得各季节较高空间分辨率与精度的研究区域降水分布,校正后全局决定系数R2介于0.881〜0.952之间，均方根误差介于1.222-13.11mm之间，平均相对误差介于7.425%-28.41%之间，其中4月和10月份拟合度较好,1月和7月份相对稍差。
关键词：TRMM；东北地区；NDVI；深度学习中图法分类号：TP79文献标志码：A文章编号：1001-070X(2020)04-0145-090引言降水对土壤湿度、作物生长和区域径流等均有重要影响［1"4］o东北地区是我国最主要的天然林分布区之一，动植物资源丰富［5］,也是我国重要的农牧业和商品粮基地，粮食产量占全国总量的1/3左右⑷，降水变化势必对东北地区植被生长及农作物生长有重要影响［7］#因此，降水时空分布研究对东北地区的农业生产有重要意义。
基于随机森林和多源数据降雨量空间反演
检查数据的完整性和连续性，确保数据无缺失和中断 。
数据准确性评估
通过对比不同来源的数据，评估数据的准确性和可信 度。
数据稳定性评估
分析数据的波动性和变化趋势，确保数据质量稳定可 靠。
03
基于随机森林的降雨量预 测模型构建
随机森林算法原理
随机森林算法是一种集成学习方法，通过构建多个决策树并取其输出的平均值来预 测目标变量。
随机森林算法具有对噪声数据和异常值的鲁棒性，能够提高预测精度和稳定性。
随机森林算法原理基于Bagging（自举聚集）方法，通过从原始数据集中随机抽取 样本构建决策树，降低模型过拟合的风险。
降雨量预测模型构建
基于随机森林的降雨量预测模型构建 包括以下步骤
2. 特征工程：提取与降雨量相关的特 征，如气象要素、地形地貌、土壤类 型等，构建特征向量。
05
模型验证与结果分析
模型验证方法
内部验证
通过随机森林模型的内部交叉验证，评估模型的稳定性和预测能 力。
外部验证
利用独立数据集对模型进行测试，以检验模型泛化能力。
参数调整
根据验证结果，调整模型参数，优化模型性能。
模型结果分析
误差分析
计算模型的预测误差，评估模型的准确性。
降雨量分布
模型输出的降雨量分布情况，以及与实际观 测数据的对比。
空间相关性
分析模型输出的降雨量空间相关性，以及与 实际降雨情况的一致性。
模型改进与优化建议
增加特征维度
引入更多与降雨相关的特征，提高模型的预测 能力。
数据预处理
改进数据预处理方法，消除数据中的噪声和异 常值，提高模型性能。
模型融合
将随机森林与其他机器学习模型进行融合，提高模型的泛化能力和鲁棒性。
基于CMIP6动力降尺度对青藏高原降水的评估
基于CMIP6动力降尺度对青藏高原降水的评估徐仁慧;赵磊;文小航【期刊名称】《气候变化研究快报》【年(卷),期】2022(11)6【摘要】为了更好地了解目前数值预报模式对于青藏高原地区降水模拟的准确性,本文采用科学数据银行发布的历史和未来气候动力降尺度偏差校正后的CMIP6全球数据集作为驱动场,驱动WRF区域气候模式对高原进行动力降尺度模拟,得到水平分辨率为50 Km的模拟数据,此后提取其中的积云对流降水RAINC和非对流降水RAINNC数据并将其插值到0.5˚ ×0.5˚的空间分辨率上,选取国家青藏高原科学数据中心发布的中国地面降水0.5˚ ×0.5˚格点数据集来作为模式评估的参考数据,对比青藏高原地区WRF模式模拟的降水结果与观测值的差异以评估WRF模式的模拟准确性。
结果表明:1) 高原年平均降水量呈现从东南向西北逐渐减小的趋势,WRF区域气候模式对于青藏高原地区的年平均降水量模拟结果偏高,但仍能较好的再现上述空间分布特征。
2) 高原地区季节平均降水量分布为:夏季降水最多,春秋次之,冬季最少。
WRF模式可以准确模拟出此分布特征,但整体上模拟值较观测值偏高。
3) WRF模式对于高原不同地区的模拟准确性不同,根据年降水量随时间的变化特征来看,WRF模式对于降水量较少的地区模拟的差值较小,对于降水量较大的地区模拟差值较大。
4) 高原上不同地区WRF模式模拟的降水量与观测数据降水量的相关性存在较大差异,在藏东、藏南、藏西各有一个站点的相关性较好,而藏北部地区的相关性最弱,但整体上都呈现出正相关的趋势。
【总页数】12页(P1076-1087)【作者】徐仁慧;赵磊;文小航【作者单位】成都信息工程大学成都【正文语种】中文【中图分类】P45【相关文献】1.径流响应评估中基于动力与统计相结合的降尺度方法是否优于单一的降尺度方法2.CMIP6模式对青藏高原东坡暖季降水的模拟评估3.CMIP6 HighResMIP高分辨率气候模式对青藏高原降水模拟的评估4.基于动力降尺度方法预估的青藏高原降水变化5.1961-2020年青藏高原地表风速变化及动力降尺度模拟评估因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
气象资料的统计降尺度方法综述
气象资料的统计降尺度方法综述一、本文概述随着全球气候变化研究的不断深入，气象数据的获取和精度要求也在逐步提高。
降尺度方法作为将大尺度气候模型输出转化为小尺度高分辨率气象数据的重要工具，其研究和应用越来越受到重视。
本文旨在对气象资料的统计降尺度方法进行全面的综述，探讨其基本原理、方法分类、应用实例以及存在的挑战和未来的发展趋势。
本文将介绍降尺度方法的基本概念和原理，阐述其在气候变化研究、区域气象预测和气象事件模拟等领域的应用价值。
接着，文章将按照统计降尺度方法的分类，详细介绍各种方法的原理、优缺点以及适用范围。
这些方法包括但不限于线性回归、主成分分析、神经网络、随机森林等。
随后，本文将通过具体的应用实例，展示统计降尺度方法在气象数据降尺度处理中的实际效果，并分析其在实际应用中的优缺点。
文章还将讨论当前统计降尺度方法面临的挑战，如模型泛化能力、计算效率、数据同化等问题，并对未来的研究方向和发展趋势进行展望。
通过本文的综述，读者可以对气象资料的统计降尺度方法有更加深入和全面的了解，为其在气象学、环境科学、气候变化研究等领域的进一步应用提供理论支持和实践指导。
二、气象降尺度方法概述气象降尺度方法是一种将大尺度气候模型输出转化为更小尺度、更高分辨率的气候数据的技术。
这种方法在气候变化研究、区域气候模拟、气象事件预测以及环境影响评估等领域具有广泛的应用。
降尺度方法主要基于大气、海洋、陆地表面等复杂系统的物理过程和相互作用，通过数学和统计模型，将大尺度气候模型的结果转化为更小尺度的气候信息。
降尺度方法主要分为动力降尺度（Dynamic Downscaling）和统计降尺度（Statistical Downscaling）两种类型。
动力降尺度通过构建高分辨率的区域气候模型，直接模拟小尺度气候系统的动态过程。
这种方法能够更准确地模拟小尺度气候系统的复杂性和不确定性，但计算量大，需要高性能计算机资源。
统计降尺度则主要利用大尺度气候模型输出与小尺度气候观测数据之间的统计关系，建立统计模型进行降尺度处理。
喀斯特山区TRMM降水数据降尺度研究
喀斯特山区TRMM降水数据降尺度研究谢伊娜;张洪波;张润云;孔功;赵孝席【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(41)3【摘要】获取高精度的卫星降水数据,为喀斯特区域旱涝灾害评估、水文预报等各研究领域提供数据基础。
以热带降雨卫星(tropical rainfall measuring mission, TRMM)为数据源,采用多元线性回归法(ordinary least square, OLS)和地理加权回归法(geographically weighted regression, GWR),综合考虑高程、坡度、坡向、经纬度和归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)等6个因子构建OLS和GWR降尺度模型进行年降尺度研究,并比较OLS和GWR两种降尺度模型在喀斯特山区的适用性。
结果表明:1)TRMM数据与站点观测数据之间精度较好;2)降尺度后数据空间分辨率提升到1 km, GWR降尺度年降水量在多数年份比原始TRMM数据更接近实测值,高估现象得到改善;与OLS降尺度数据相比,其三项指标表现更好;3)单站点中,OLS降尺度数据在高程和NDVI突变区域易出现假性更优相关性。
综合多指标评价,GWR降尺度数据在喀斯特山区总体精度更高。
后续可通过划分植被区、岩溶区、增加环境因子、校正等使降水更贴合实测值。
【总页数】9页(P31-38)【作者】谢伊娜;张洪波;张润云;孔功;赵孝席【作者单位】昆明理工大学电力工程学院【正文语种】中文【中图分类】P426.6;P333【相关文献】1.基于GWR模型的贵州喀斯特山区TRMM 3B43降水资料降尺度分析2.近16年秦巴山区TRMM降水资料的降尺度研究3.TRMM降水产品在喀斯特地区的空间降尺度研究——以贵州省为例4.基于GWR模型的陕西秦巴山区TRMM降水数据降尺度研究5.天山山区TRMM降水数据的空间降尺度研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于测雨雷达资料的青藏高原东坡夏季降水的分析
基于测雨雷达资料的青藏高原东坡夏季降水的分析衡志炜;李平【期刊名称】《高原山地气象研究》【年(卷),期】2017(037)003【摘要】本文基于2000~2014年共计15年夏季(6~8月)的TRMM卫星PR(测雨雷达)探测结果2A25资料,对高原东坡及临近区域降水的水平、垂直分布特征,以及日变化特征进行了分析,结果揭示了高原对降水的影响.由降水样本数占PR总观测样本数的比例可知,降水频次表现为高原低、东部盆地高的特点,平均降水强度也类似.层云降水频次高于对流降水,但平均降水率低于对流降水.降水的垂直分布表明,下垫面高度超过3km时,降水率廓线峰值出现在5~6km,而其它地区峰值出现在3~4 km高度.该区域的降水以夜雨为主;高原上的对流类型降水主要发生在白天,盆地和丘陵地区降水主要发生在夜间.【总页数】6页(P10-15)【作者】衡志炜;李平【作者单位】中国气象局成都高原气象研究所,成都 610072;高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,成都 610072;中国气象局成都高原气象研究所,成都610072;高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,成都 610072【正文语种】中文【中图分类】P461【相关文献】1.青藏高原东北侧一次超级单体雹暴的多普勒雷达资料分析 [J], 张开俊2.利用星载云雷达资料分析夏季青藏高原的云辐射强迫 [J], 马越界;黄建平;刘玉芝3.利用热带测雨卫星的测雨雷达资料对1997/1998年El Ni(n)～o后期热带太平洋降水结构的研究 [J], 李锐;傅云飞;赵萍4.基于青藏高原春季感热异常信号的中国东部夏季降水统计预测模型 [J], 刘森峰;段安民5.基于可预报模态分析方法的青藏高原东部夏季降水统计预测模型 [J], 孙丽颖; 余锐; 刘飞; 李方腾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
WRF参数化方案对青藏高原夏季降水的敏感性研究
WRF参数化方案对青藏高原夏季降水的敏感性研究本文使用WRF模式对2013年青藏高原夏季高原涡进行了一系列的数值模拟试验，检验了不同积云参数化方案Kain-Fritsch scheme(KF)、Grell-Devenyi scheme(GD)和微物理参数化方案Kessler scheme(Ks)、WRF Single-Moment 3-class scheme(WRM3)、Eta Microphysics(new Eta)对WRF模拟青藏高原夏季降水的精确度的影响，选择较优的参数化方案。
结果表明：WRF模式模拟的总体效果较好，六种方案给出的模拟结果相差不大，对比来说new Eta + GD方案模拟降水的量级是比较好的，较少出现模拟过强的现象，而Ks + KF方案和Ks + GD方案来说降水中心强度都要大过于实际；降水落区上来看，WSM3 + KF方案和WSM3 + GD方案的表现较好，其它方案则有一定的偏差。
而后分析发现各方案之间降水差异的原因，主要是各方案处理云水、雨水粒子的差别造成的。
青藏高原（下称高原）是我国最大、世界上平均海拔最高的高原(Fielding E et al.，1994)，有“世界屋脊”和“第三极”之称，大部分在我国西南部，包括西藏自治区和青海省的全部、四川省西部、新疆维吾尔自治区南部以及甘肃、云南的一部分，总面积250万平方公里，平均海拔4000~5000米，是亚洲许多大河的发源地，其重要性不言而喻。
同时，由于高原特殊的地理位置、复杂的地形地貌及热力与动力作用，高原形成了独特的高原气候，对附近区域甚至整个亚洲和全球的气候都产生了重要的影响(李吉均等，1998；吴国雄等，2005；王同美等，2008)。
在地形条件独特复杂的高原上，降水的分布也非常复杂，开展降水的研究工作主要依赖于气象站点观测数据和科学考察资料(王传辉等，2011)，但由于高原的气象站点主要集中在东南部，在高原西北部气象资料极其稀缺，并且已有站点多安置于海拔较低的便利可达区域，使得观测数据本身存在误差(Roe G H，2005；傅抱璞，1992)，因此，数值模拟结果能够在一定程度上弥补观测不足的缺陷，成为研究高原气候变化的重要工具。
TRMM卫星降雨数据的精度及径流模拟评估
关键词
TRMM 3B42 V7，降水数据，精度评估，影响因素，径流模拟
1. 引言
降水作为水循环的主要环节，是水文分析的基础。降水数据是水文模型的输入要素，其精度对降雨-径流过 程模拟具有重大影响。目前降水数据获取途径中应用最普遍的是雨量站观测，其特点是测点处精度较高但周围 数据常需通过插值获得。由于降水时空分布不均，雨量站数量不足、空间展布不合理以及观测时间不连续等因 素往往使得站点降水数据精度受限[1]，尤其在资料稀缺区和地形复杂区。卫星测雨技术在获得具有一定时空精 度的连续降水数据方面具有独特优势，能一定程度弥补传统测雨方法的不足[2]，特别在资料稀缺区有很大的应 用前景，是未来水文研究及应用的发展趋势。热带测雨观测计划 TRMM 卫星携带的独有仪器装备为卫星测雨提 供了有力支持。 TRMM 卫星由美国国家宇航局和日本国家空间发展局联合研制并于 1997 年 11 月 27 日发射，它是第一颗 通过多频率微波、可见远红外线以及太空降雨雷达来测量热带和亚热带降雨的卫星[3]。降雨数据范围覆盖全球 38˚S~38˚N、180˚W~180˚E 间的范围，自 2001 年 8 月变轨后扩展至 50˚S~50˚N，包括我国除东北少部分地区外
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TRMM 卫星降雨数据的精度及径流模拟评估
所有面积。TRMM 卫星提供多级测雨产品，用户可根据所需时空精度等下载使用。 TRMM 降雨产品的精度评估和径流模拟等应用方面已成为国内外研究的热点。在精度评估方面，Koo 等[4] 采用 TRMM 3B42 V6 降雨资料从雨量、频率和强度等方面分析了韩国夏季降雨特性，指出了 TRMM 降雨在不 同时间尺度和空间上的分布情况， 但研究时段仅选取为 6~8 月未对全年进行全面分析； 白爱娟等[5] [6]将 TRMM 3B41 实时数据分别在青藏高原及陕西周边区域与站点数据对比分析区域夏季降雨规律及基本特征， 该版本数据 时间分辨率为 1 h 适用于日变化分析，主要是规律性揭示和定性研究，时间跨度也限于夏季；刘俊峰等[7]分析 了 TRMM 3B42 数据在中国大陆 50˚N 以南大范围地区的整体情况，结果表明 TRMM 数据与地面观测数据相关 性较好， 并指出精度随日月年尺度逐渐提高， 湿润区好于干旱区， 启示我们 TRMM 在降雨丰沛地区适用性更强， 但文中给出的精度指标主要是相关系数的一个范围及其在地理上的空间分布情况，我们可以针对某一地区细化 并可采用更多精度衡量指标；谷黄河等[8]将 TRMM 3B42 与站点数据在时空分布上对比表明 TRMM 数据在长 江流域有较高精度，采用了多个指标但选取的 2008 年 4~12 月区间内的资料时间序列短未考虑到年际变化及差 异；李相虎等[9]利用 TRMM 3B42 V6 3 h 数据在鄱阳湖流域分析降雨时空分布特征及对比了不同子流域、雨强 和季节的精度差别，弥补了以往只评价整体精度的不足，指出高程和坡度对山区精度存在影响的可能但未进一 步分析；吴雪娇等[10]对比黑河流域 3B42 V7 数据和 9 个站点数据分析山区降水，指出 TRMM 在数据稀少区的 作用，并发现夏季拟合度高于冬季，且降水数据精度随海拔上升而下降，但站点数目较少可能存在不确定性； 蔡妍聪等[11]用新版本 3B42 V7 3 h 数据验证在中高纬度内蒙古地区精度发现在整个研究区总体表现为高估降雨 量， 但区域上存在高低估并存的非一致现象， 并分析了海拔和多年平均降雨对精度的影响； 高洁[12]采用 TRMM 3B43 月降雨量与中国 718 个地面雨量站对比表明两者高度线性相关，TRMM 数据普遍表现为低估，该研究采 用月版本数据与 3B42 数据研究结论存在差异指出汛期精度低于非汛期；而李威等[13]将 TRMM 3B43 月降雨数 据用于分析在月、季、年尺度下喀斯特山区的适用性时发现 TRMM 降雨估计偏大，月精度最高；杨雨蒙等[14] 将 TRMM 3B42 V7 新产品与气象站点降雨数据在湖南省对比发现，日尺度两者相关性很低仅 0.31，月尺度显著 提高为 0.88， 干旱季节表现优于湿润季节， 且阐释了空间要素对 TRMM 数据可靠性存在影响， 该文是将 TRMM 降雨数据双线性内插得到对应站点的降雨估计值，对于高海拔或地形复杂的粗差点地区不能很好求解，一定程 度影响了精度分析；一些研究[15] [16]表明在不同地区 TRMM 3B42 V7 新版本比 V6 数据精度有所提高；在径 流模拟方面， Bruno Collischonn 等[17]在亚马逊流域将 TRMM 卫星 3h 数据与地面观测数据驱动大尺度水文模型， 表明两者模拟结果接近；国内开展系列研究[18]-[21]将 TRMM 降雨数据应用不同流域并输入不同水文模型中发 现 TRMM 降雨数据能基本再现日径流过程但洪峰模拟精度不高，而月径流模拟则较精准。 综上发现，① TRMM 降雨数据的已有研究成果中既有相似结论，也有存在差异甚至相悖的地方，TRMM 降水数据精度及规律随数据版本和研究区域的尺度范围、气候条件及地理地形等不同而表现不同，针对特定区 域有必要具体分析， 为今后 TRMM 精度订正和提高区域适用性奠定基础。 ② 虽然目前对 TRMM 的评估已取得 不少成果，总的研究内容也趋于丰富化，各自研究都具有一些侧重点，但对 TRMM 进行较为系统的评估的研究 还较少，仍存在研究时段短、衡量指标单一、对比站点数目少、评定内容有限及数据版本非最新等一些局限， 这些研究大都仅展开精度分析而未对应用性进行评定或展开径流模拟应用分析但对精度评估较简略。 ③ 这些研 究中对影响精度的相关因素的分析相对较少，对精度的评价有助于分析数据的可用性，但考虑影响精度的因素 将有助于数据的改进，同时用于径流模拟中可对其进行应用性评估，又从侧面印证其精度。鉴于此，本文旨在 回答三方面问题：一是 TRMM 卫星降雨数据的精度如何，从日、月的不同时间尺度和流域、栅格的不同空间尺 度进行多角度分析；二是 TRMM 数据精度存在何种规律及其影响因素，以不同时期、不同雨强和不同高程展开 多方面的探究；三是 TRMM 降雨数据的应用性如何，通过径流模拟效果进行评定，同时反过来验证 TRMM 数 据的精度。本文选取湘江流域为研究区，采用改善的新产品 TRMM 3B42 V7，通过与站点数据的对比展开了较 为全面细致的多尺度、多方面的系统评估，同时揭示了影响精度的相关因素以期为今后精度订正提供思路，并
基于GWR模型的陕西秦巴山区TRMM降水数据降尺度研究_曾昭昭
第40卷第1期2017年1月ARID LAND GEOGRAPHY V ol.40No.1 Jan.2017基于GWR模型的陕西秦巴山区TRMM降水数据降尺度研究曾昭昭，王晓峰，任亮（陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安710119）摘要：应用TRMM降水数据，进行国内典型区域降尺度相关研究，可弥补应用气象站点数据研究带来的局限。
以陕西秦巴山区为研究区，基于TRMM降水数据和NDVI数据，应用GWR模型和比例指数，获得GWR年、月降尺度数据并进行检验，最后分析地形对降尺度结果的影响。
结果表明：获得的1km分辨率的GWR降尺度降水数据，具有较强的细节表现能力；降尺度数据与实测降水数据年尺度上相关系数为0.88，月为0.93，相关性较好；与TRMM原始数据对比，降尺度结果降水值略小，整体低估降水；区内秦岭山地GWR降尺度结果精度变化幅度最小，相似地形条件下，海拔越高，GWR降尺度结果表现越好；采用GWR模型进行秦巴山区TRMM降水数据的降尺度研究，具有较强的适用性。
关键词：TRMM降水数据；NDVI；GWR模型；降尺度；陕西秦巴山区中图分类号：P426.61文献标识码：A文章编号：1000-6060（2017）01-0026-11（26～36）降水作为全球地表物质交换、生态系统、水文循环等过程的基础组成部分［1］，在各种时空尺度的大气过程中扮演着极为重要的角色。
降水数据被广泛应用水文、气象等方面的研究，是诸多研究过程的必要数据。
近年来，气象站点实测降水受到站点较少、分布不均以及观测连续性的影响，常无法满足实际研究与应用的精度需求，而气象卫星数据覆盖范围广、观测时间连续、时空分辨率较高，能便利地提供精确降水数据，正被逐步引入水文气象相关研究中［2］。
TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星由美国宇航局和日本国家空间发展局共同研制，其目的是通过研究热带地区的降雨量和潜热来进一步了解全球能量和水循环［3］。
近44 年来青藏高原夏季降水的时空分布特征
地 理 学 报
ＡＣＴＡ ＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．６２， Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔ．， ２００７
近 ４４ 年来青藏高原夏季降水的时空分布特征
卢鹤立 １， ２， 邵全琴 １， 刘纪远 １， 王军邦 １， 陈卓奇 １， ２
（１． 中国科学院地理科学与资源研究所， 北京 １００１０１； ２． 中国科学院研究生院， 北京 １０００３９）
９期
８０ｏＥ
卢鹤立 等：近 ４４ 年来青藏高原夏季降水的时空分布特征
８５ｏＥ ９０ｏＥ ９５ｏＥ １００ｏＥ １０５ｏＥ
９４９
夏季降水气候倾向率 （ｍｍ／１０ａ） －５１．０ ￣ －３１．０ ３５ｏＮ ３５ｏＮ －３１．０ ￣ －１３．２ －１３．２ ￣ －６．７ －６．７ ￣ －２．８ －２．８ ￣ ０．０ ０．０ ￣ ３．２ ３０ｏＮ ３０ｏＮ ３．２ ￣ ６．７ ６．７ ￣ １３．０ １３．０ ￣ ２２．０ ２２．０ ￣ ４０．１
９４８
地 理 学 报
６２ 卷
侧和东侧的年降水量一般大于 ４００ ｍｍ，有 ４５ 个气象站点，这些站点夏季降水占年降水 量的平均比例是 ５０．２％。说明高原年降水量比较少的地区夏季降水所占比重较高。 夏季降水与全年降水的相关性分析表明，年降水量小于 １００ ｍｍ 的站点，相关度为 ０．９１；年降水量大于 １００ ｍｍ 并且小于 ３００ ｍｍ 的站点，相关度为 ０．８１；年降水量大于 ３００ ｍｍ 的站点，相关度为 ０．７６。表明年降水量较少的地区夏季降水与年降水的相关性较 强。对夏季年降水量相对变率的分析表明，夏季降水量最稳定的地区是三江源地区，其 次是林芝、昌都、察隅、拉萨、日喀则和西宁地区，夏季降水量相对变率最大的地区位 于青藏高原西北的最干旱地区。 ２．２ 夏季降水年代际变化 高原 １９６１－２００４ 年的夏季降水量平均值为 ２９８．９ ｍｍ，近 ４４ 年来夏季降水量基本保持 不变，其降水气候倾向率为 ０．３ ｍｍ／１０ａ。在时间过程上， １９６１－１９６７ 年夏季降水量增加， 到 １９６７ 年累积距平达到最大； １９６８－１９８３ 年夏季降水量以减少为主，累积距平曲线呈波 动式下降状态； １９８４－１９９６ 年夏季降水没有明显的增加或减少趋势，累积距平呈波动状 态；１９９７ 年夏季降水累积距平最小，然后降水量开始逐步增多，累积距平曲线呈上升趋 势 （图 ２）。
TRMM数据在区域同期降水趋势特征分析中的应用
２ １ 年 间洞庭 湖 流域 ２ 个测 站 （ １ １ 月份 的地 面雨 量 计观 测 数据 作 为“ ００ ７ 图 ）Ｏ 真实 ” 的降水 资料 ，与与 其 对 应 的 Ｔ ＭＭ各格 点 内 的月 降水 进行 一 元 线性 回归方 程 的构 建 ，从 而对 Ｔ ＭＭ观测 局 地 降水 的有 效 Ｒ Ｒ
式 中 ：Ｙ 降水要 素 ；ｔ 为 为时 间 ；ａ 为常数 项 。 ０ 而降水 趋势变 化率 方程 为 ：
ｆｔ ｉ
‘
（） ２
式 中 ：ａ为 线性趋 势项 ，ａ￣ ０ 作气候 倾 向率 ，其 单位 为 ｍ １ ａ ｌ１ 称 ｍ／０ 。 式 （） １ 中的系数 可 通过 一元 线性 回归来 求得 。另外 ，可 采用 Ｆ检验 方法 对 回归方 程 中 的线性 趋势
功发 射 的 第一 颗专 门用 于定 量 测量 热 带 、亚 热 带 降水 的气 象 卫 星 。卫 星设 计 轨道 高 度 ３ ０ ｍ，倾 角 ５ｋ ３ｏ ５ ，能 够满 足 对 热带 地 区加 密观 测 的要 求 。２ ０ 年 ８ ，卫星 轨 道高 度从 ３ ０ ｍ调 整 为 ４ ０ ｍ，以 ０１ 月 ５ｋ ０ｋ
气 候 变化 带 来 降水量 的时空 分 布变 化 ，对 区域 水 资源 、生态 系 统状 况 和社会 经 济发 展 等 产生 深 刻 的影 响 。因此 ，加强 气 候变 化 影 响下 的 区域 降水 变 化 的时 空 特征 分析 ，尤 其是 趋 势 特征 分析 ，
对 于 区域 洪 旱灾 害 致灾 机理 的研究 、防洪 抗旱 工 作 的安排 、生态 环 境状 况 的保 护 以及 区域 水 资 源量
文 章 编 号 ：６ ２ ３ ３ （０ ２ ０ — ０ ８ ０ １ ７ — ０ １ ２ １ ）２ ０ ９ — ７
基于CMIP6模式对青藏高原平均降水的模拟评估与预估
基于CMIP6模式对青藏高原平均降水的模拟评估与预估季玉枝;杨小玲;周波涛;徐昕;王元【期刊名称】《南京大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(60)2【摘要】青藏高原降水对区域气候和水循环有着重要影响,在全球变暖的大背景下,研究青藏高原的降水分布及趋势变化十分必要.以1995-2014年青藏高原观测降水为基准态,评估第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中20个模式对青藏高原年和季节平均降水的模拟能力.结果表明,CMIP6模式能够较好地模拟出青藏高原降水从东南向西北减少的空间分布特征,但模式模拟仍存在湿偏差,平均降水偏差达到1.3 mm·d^(-1).而且对于冬季模拟降水,模式之间存在较大的差异,模式标准差在3 mm·d^(-1)以上.在共享社会经济路径SSP5-8.5和SSP2-4.5情景下,基于20个模式的模式集合(AMME)与择优选取的五个模式组成的集合(BMME)对中期(2045-2065年)和长期(2081-2100年)平均降水的未来预估,整体上青藏高原未来降水将有所增加,SSP5-8.5情景增幅大于SSP2-4.5,长期降水增幅大于中期.中期降水变化与长期分布一致,除了冬季和秋季南部地区、夏季东部地区表现为降水减少之外,其他大部分地区表现为全年和季节平均降水量的增加.BMME预估全年和季节平均降水增幅往往大于AMME.未来年平均降水的增加主要来源于春季降水的增加.【总页数】16页(P301-316)【作者】季玉枝;杨小玲;周波涛;徐昕;王元【作者单位】中尺度灾害性天气教育部重点实验室;江西信息应用职业技术学院;气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】P448【相关文献】1.CMIP6模式对青藏高原东坡暖季降水的模拟评估2.CMIP6模式对青藏高原气候的模拟能力评估与预估研究3.CMIP6模式对青藏高原极端气温指数模拟能力评估及预估4.基于CMIP6模式评估结果对未来青藏高原降水多情景预估5.CMIP6模式对青藏高原极端温度的模拟能力评估及其未来预估因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于随机森林的中长期降水量预测模型研究_甄亿位
第 ３３ 卷 第 ６ 期
甄 亿 位 等 ：基 于 随 机 森 林 的 中 长 期 降 水 量 预 测 模 型 研 究
·７·
式中，ａｖｋ 为取 平 均 函 数；θｋ 为 第ｋ 棵 决 策 树 的 随 机变量；Ｅθ 为期望函数。
因 此 ，随 机 森 林 的 回 归 函 数 为Ｙ＝Ｅθｈ（Ｘ，θ）， 泛化误差可记为：
收 稿 日 期 ：２０１４－０９－０５，修 回 日 期 ：２０１４－１１－０４ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ＮＳＦＣ－５０９７９０２３，４１４０１０１０） 作 者 简 介 ：甄 亿 位 （１９９０－），男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 水 资 源 规 划 与 管 理 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｈｕｓｗｙｚｙｗ＠１６３．ｃｏｍ 通 讯 作 者 ：陆 宝 宏 （１９６２－），男 ，博 士 、教 授 ，研 究 方 向 为 水 文 水 资 源 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｂａｏｈｏｎｇ＠１２６．ｃｏｍ
Ｅｔ＊ｒｅｅ
（５）
式 中 ，ρ 为 残 差Ｙ－ｈ（Ｘ，θ）和 Ｙ －ｈ（Ｘ，θ′）的 权 重
相关系数。
由 式 （５）可 得 ，随 机 森 林 回 归 预 测 的 泛 化 性 取 决于残差的相关性和决策树的精确度。随机森林
正是通过引入随机变量θ、θ′降低相关性来减少误差。 ２．３ 变 量 重 要 性 度 量
有很好的容忍度。
２．２ 泛 化 误 差 假设训练集抽 取 于 随 机 变 量 Ｘ、Ｙ 的 独 立 分
布 集 ，则 随 机 森 林 预 测 的 均 方 泛 化 误 差 为 ：
Ｅ′ ＝ ＥＸ，Ｙ （Ｙ －ｈ（Ｘ））２ 当决策树数目趋于无穷时：
（１）
ＥＸ，Ｙ （Ｙ －ａｖｋｈ（Ｘ，θｋ））２ → ＥＸ，Ｙ （Ｙ －Ｅθｈ（Ｘ，θ））２ （２）
基于多种统计降尺度方法的未来降水预估研究——以青藏高原为例
第４５卷第３期人民珠江 ２０２４年３月 ＰＥＡＲＬＲＩＶＥＲｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｎｍｉｎｚｈｕｊｉａｎｇ．ｃｎＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１ ９２３５ ２０２４ ０３ ００２基金项目：国家自然科学基金项目（５２２７９０２４、５１９７９１９８）收稿日期：２０２３－０９－１７作者简介：董前进（１９７９—），男，博士，副教授，主要从事水文气象、水资源规划与管理等工作。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｑｊｉｎ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ董前进，袁鑫．基于多种统计降尺度方法的未来降水预估研究：以青藏高原为例［Ｊ］．人民珠江，２０２４，４５（３）：１０－１７．基于多种统计降尺度方法的未来降水预估研究———以青藏高原为例董前进，袁 鑫（武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉 ４３００７２）摘要：虽然第六次耦合模式比较计划（ＣｏｕｐｌｅｄＭｏｄｅｌＩｎｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎＰｒｏｊｅｃｔ６，ＣＭＩＰ６）能很好地预测大尺度气候要素，但是其在预测流域尺度方面的效果与实测数据仍有差别，尤其是在青藏高原这种高海拔、地形复杂地区，气候模式所产生的误差更大。
基于最新一代高分辨率ＣＭＩＰ６模式历史情景和ＳＳＰ１２６、ＳＳＰ２４５、ＳＳＰ３７０、ＳＳＰ５８５等多种未来气候排放情景，研究使用包括偏差校正、ＫＮＮ、ＳＤＳＭ等多种统计降尺度方法进行降尺度分析，并对各自的预测性能进行了评估，在此基础上使用性能最佳的统计降尺度方式预估青藏高原地区的未来降水，对最终得到的预估降水的时空演变特征进行了详细的分析，并与青藏高原的历史降水情况进行了对比。
结果表明，３种统计降尺度在青藏高原的适用性差异较大，线性回归降尺度方法的性能最佳，其次为偏差校正方法，最差为ＫＮＮ类比方法。
从未来降水预估情况分析，青藏高原未来８０ａ平均降水、降水极值等总体呈上升趋势但上升幅度较小，且空间分布情况变化不大。
研究结果可为青藏高原水资源评价及规划与管理提供科学依据。
GPM与TRMM降水数据在柴达木盆地的精度评估
GPM与TRMM降水数据在柴达木盆地的精度评估
曾琪铖;金鑫
【期刊名称】《人民黄河》
【年(卷),期】2022(44)3
【摘要】为探究TRMM与GPM降水数据在气象站点稀少的柴达木盆地的适用性,以地形复杂、降水时空异质性强且气象站点稀少的柴达木盆地为研究区,基于盆地
内的10个气象站点实测数据,对比和评估了近5 a的TRMM 3B42 v7和GPM IMERG v5-F降水数据精度及其在柴达木盆地的适用性。
结果表明:TRMM、GPM 降水数据对柴达木盆地的实际降水量有7%~12%的高估;在月、年尺度上,TRMM
降水数据较GPM降水数据精度高,约分别高出30%和60%;TRMM降水数据能更
好地反映柴达木盆地周围山区降水较平原多的特征;TRMM与GPM降水数据在盆地内不同站点的模拟精度不同,总体来说,两种数据集对于日降水的模拟精度均较低。
【总页数】5页(P16-20)
【关键词】TRMM;GPM;降水;精度评估;柴达木盆地
【作者】曾琪铖;金鑫
【作者单位】青海师范大学地理科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】P412.2
【相关文献】
1.最新GPM降水数据在黄河流域的精度评估
2.GPM IMERG和ERA5降水数据精度在云南复杂地形区域的评估检验
3.TRMM/GPM卫星降水产品在淮河上游逐日和小时尺度的精度评估
4.GPM与TRMM降水数据在海河流域的精度对比研究
5.GPM与TRMM降水数据在中国大陆的精度评估与对比
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西藏高原测站降水与 TRMM 估测降水一致性评估
西藏高原测站降水与 TRMM 估测降水一致性评估罗布坚参;翟盘茂;假拉;吴璐;赤曲;次旦巴桑【期刊名称】《气象》【年(卷),期】2015(000)009【摘要】提利用124个测站2011—2012年6—8月逐小时降水资料，分辨率为0．25°×0．25°的 TRMM 估测降水和 DEM 高程数据，采用相关系数、相对误差和准确性指标，分析了西藏高原 TRMM 估测降水整体表现能力及海拔高度对降水估测影响。
结果表明：TRMM 估测降水在西藏高原整体趋势较一致，降水量级偏大，次数偏多；平均无降水准确率远高于平均有降水准确率，漏测率低而空测率高，降水量大的测站 TRMM 估测能力相对强。
西藏高原上大部分测站处于相对低洼（河谷）地带，海拔高度差较小的区域 TRMM 估测降水与测站降水误差小，较大的区域误差则大。
%Using hourly precipitation observation data from 124 stations during the period from June to Au-gust,2011-2012,TRMM estimated precipitation data with 0.25°×0.25°resolution,DEM elevation da-ta,the correlation coefficient,relative error and accuracy index,the TRMM precipitation estimate ability in Tibetan and the elevation effect on precipitation estimation are analyzed.The results show that TRMM precipitation estimation trend in the plateau is consistent with larger precipitation intensity and more fre-quency.The average accuracy without precipitation is much higher than mean accuracy rate of precipitati-on,the missing rate is lower and false alarm is higher.The TRMM data have better estimate ability on the observation station with more rains.The observingsites of Tibetan are mostly located in relatively low-ly-ing area (valley).When the elevation error between observating stations and surrounding areas is small, the precipitation error between TRMM and observation is small.On the contrary,precipitation error be-comes larger when the elevation error is larger.【总页数】7页(P1119-1125)【作者】罗布坚参;翟盘茂;假拉;吴璐;赤曲;次旦巴桑【作者单位】西藏自治区气象台，拉萨 85000;中国气象科学研究院，北京100081;西藏自治区气象台，拉萨 85000;河南省气候中心，郑州 450003;西藏自治区气象台，拉萨 85000;西藏自治区气象台，拉萨 85000【正文语种】中文【中图分类】P468【相关文献】1.TRMM和CMORPH卫星资料对三峡库区降水的评估分析 [J], 张天宇;桂术;杨若文;王勇;李永华2.GMS5多通道数据与TRMM资料估测华南地区热带气旋降水 [J], 丁伟钰;林爱兰3.GMS5多通道数据与TRMM资料估测华南地区热带气旋降水 [J], 丁伟钰;林爱兰4.TRMM/GPM和StageⅣ降水产品在小流域水文模拟效用评估 [J], 冯克鹏;田军仓;洪阳;唐国强;阚光远;罗翔宇5.TRMM降水数据在洞庭湖流域的精度评估和应用 [J], 杨东;刘雯;朱靖轩;张洪涛;李学章;徐宪立因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中国大陆卫星降水数据的融合订正及空间降尺度研究
㊀㊀第５２卷㊀第１１期测㊀绘㊀学㊀报V o l ．５２,N o ．１１㊀２０２３年１１月A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a ph i c aS i n i c a N o v e m b e r ,２０２３引文格式:沈哲辉．中国大陆卫星降水数据的融合订正及空间降尺度研究[J ]．测绘学报,２０２３,５２(１１):２００９．D O I :１０．１１９４７/j．A G C S ．２０２３．２０２２０４３５．S H E NZ h e h u i ．A d j u s t i n g ,m e r g i n g ,a n d s p a t i a l d o w n s c a l i n g f o r s a t e l l i t e p r e c i pi t a t i o n e s t i m a t e s o v e r C h i n e s em a i n l a n d [J ]．A c t a G e o d a e t i c a e tC a r t o g r a p h i c aS i n i c a ,２０２３,５２(１１):２００９．D O I :１０．１１９４７/j．A G C S ．２０２３．２０２２０４３５．中国大陆卫星降水数据的融合订正及空间降尺度研究沈哲辉南京林业大学土木工程学院,江苏南京２１００３７A d j u s t i n g ,m e r g i n g ,a n ds p a t i a l d o w n s c a l i n g f o r s a t e l l i t e p r e c i pi t a t i o n e s t i m a t e so v e rC h i n e s em a i n l a n dS H E NZ h e h u iC o l l e g eo f C i v i l E n g i n e e r i n g ,N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y ,N a n j i n g ２１００３７,C h i n a ㊀㊀降水在全球水循环㊁气候系统和生态系统中扮演着重要的角色.雨量计和地基气象雷达是传统测量降水的方式,但雨量计和地基气象雷达分布稀疏且不均,难以满足全球尺度上对降水的监测.随着对地观测技术及降水反演算法的发展,基于卫星的遥感手段弥补了雨量计和地基气象雷达的不足,可为全球提供空间连续和时间完整的降水估计.但相比于地面观测,卫星降水数据存在较大的误差和不确定性.此外,当前卫星降水产品的空间分辨率仍过于粗糙,限制了其在局部空间和区域研究中的应用.因此,论文围绕提高卫星降水产品的精度和空间分辨率开展研究.首先,构建了一套完善的精度量化体系对卫星降水数据进行综合的精度分析;其次,提出了一种基于自适应滑窗累积概率密度匹配的订正方法对实时卫星降水数据进行实时订正;再次,构建了多套星地降水融合方案以提高滞时卫星降水数据在中国大陆的精度;然后,提出了一种基于梯度提升决策树的年尺度卫星降水空间降尺度方法;最后,设计了一种基于比例因子加权滑窗算法用于获取高空间分辨率的月尺度卫星降水数据.论文的主要研究工作及结论归纳如下.(１)对新老两代卫星降水产品T R MM ＧTM P A 和G P M ＧI M E R G 的近实时和滞时降水数据在中国大陆进行了全面分析和比较.结果显示,I M E R G 近实时和滞时产品的表现总体都优于相对应的TM P A 产品,但对微量降水事件探测的准确性仍有进步空间.I M E R G ＧL 中的反向传播程序对于减小对降水探测事件的误报率是有效的,但并没提高命中率.此外,I M E R G ＧL 相比I M E R G ＧE 系统误差下降了２７％,但同时随机误差却比I M E R G ＧE 高出了５％.研究还发现近实时降水产品经G P C C 站点校正后提高了与地面观测的时空一致性,不同误差组分都有不同程度降低,并且随机误差也显著减小.然而在中国大陆,G P C C 地面校正并不能有效提高T M P A 和I M E R G 产品对于探测降水事件的能力,而且也不能有效降低系统误差.(２)提出了一种基于自适应滑窗累积概率密度匹配的实时订正方法(c u m u l a t i v ed i s t r i b u t i o nf u n c t i o nb a s e do nas e l f Ｇa d a p t i v em o v i n g wi n d o w ,C S MW ),用于对实时卫星降水数据进行实时订正.该订正算法首先计算历史卫星和地面数据的累积概率密度函数,可利用此先验的累积概率密度函数间的关系去订正实时卫星降水数据,而不再需要融合额外的同时段监测的地面站点数据以提高精度.研究表明,C S MW 实时订正算法能大大降低原始T M P A ＧR T 的系统性高估,且可有效降低原始T M P A ＧR T 的均方根误差.与传统基于累积概率密度匹配C D F 的订正方法相比,论文提出的C S MW 订正算法在站点稀疏的干旱区和半干旱区的表现更佳,尤其在中国西部地区更为突出.(３)研究构建了不同的星地降水融合方案,以提高滞时卫星降水数据在中国大陆的精度.采用两种融合框架(地理差异分析G D A 和地理比例分析G R A )和两种空间插值技术(普通克里金O K 和反距离加权I DW )对中国大陆的滞时卫星降水数据和站点观测数据进行融合,通过交叉验证对星地融合降水数据进行验证.研究结果显示,基于G D A 的融合降水产品表现显著优于原始TM P A ,融合降水产品G D A ＧO K 又进一步优于G D A ＧI DW .G R A 融合框架对漏报降水和误报降水十分敏感,导致空间插值中存在巨大的不确定性.此外,G R A 融合框架中的少数极端比值更容易导致插值过程中对原始TM P A 的过校正,因此其表现没有G D A 稳定.(４)提出了一种基于梯度提升决策树G B D T 方法的年尺度卫星降水空间降尺度方法.基于G B D T 算法建立多源陆表环境变量与卫星降水数据的关系,在中国大陆将空间分辨率０．１ʎ的年尺度I M E R G 数据在精度不损失的情况下提高到０．０１ʎ空间分辨率.因为迭代修正的属性,G B D T 模型对不平衡数据极为敏感,在地形复杂地区相比随机森林R F 模型能更贴近原始卫星降水的空间分布.研究还指出地理位置在G B D T 的降尺度建模中占据很高的贡献率.归一化植被指数㊁地表温度以及高程则在不同的气候区对建模的影响差异较大,而坡度和坡向则在G B D T 的建模中贡献率很小.(５)在年尺度空间降尺度数据的基础上,考虑到降水在局部空间尺度上是相对连续的,设计了一种基于比例因子加权滑窗方法(p r o p o r t i o n a l f a c t o rb a s e do n w e i g h t e d m o v i n gw i n d o w ,P F WMW ),用于计算并获得高空间分辨率的月尺度卫星降水数据.研究结果表明,利用该方法得到的月尺度空间降尺度I M E R G 数据与原始I M E R G 数据整体在空间分布上极为相似.但月尺度的空间降尺度I M E R G 数据在空间上更为平滑,能除去明显的异常点,细节上的表达也更加丰富,并且同时保证了降水精度不受损失.中图分类号:P ２２８㊀㊀㊀㊀文献标识码:D文章编号:１００１Ｇ１５９５(２０２３)１１Ｇ２００９Ｇ０１基金项目:国家重点研发计划(２０１８Y F A ０６０５４０２)收稿日期:２０２２Ｇ０７Ｇ０８作者简介:沈哲辉(１９９１ ),男,２０２２年６月毕业于河海大学,获工学博士学位(指导教师:雍斌教授),研究方向为水文遥感.A u t h o r :S H E N Z h e h u i (１９９１ ),m a l e ,r e c e i v e d h i sd o c t o r a lde g r e ef r o m H o h a iU n i v e r s i t y o nJ u n e ２０２２,m a j o r s i nh y d r o l og i c a l r e m o t es e n s i n g ．E Ｇm a i l :s z h _g a f ＠１６３．c o m。