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水 利 学 报

２０２３年 ３月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ３期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０３ － ０３６９ － １２

基准降水对 ＧＰＭ 数据精度的影响———

以南京 “ ２０１７０６１０” 极端降水事件为例

３
１
张 野 ，胡庆芳 １，２ ，黄 勇 ，王银堂 １，２ ，李伶杰 １，２ ，云兆得 １
（１．南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 ２１００２９；
２．长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京 ２１００２９；３．安徽省气象科学研究所，安徽 合肥 ２３００３１）

摘要：现有文献多采用两种途径生成评价 ＧＰＭ等卫星遥感反演降水数据精度的基准资料：站点基准降水和插值
基准降水，然而，关于基准资料生成方法对卫星降水数据精度的影响以及应优先采纳哪种基准资料尚缺乏深入研
究。因此，本文以南京 “ ２０１７０６１０” 极端降水事件为例，利用地面稠密雨量站的观测资料，设计了不同地表雨量
站点密度下的随机抽取 试 验，解 析 了 不 同 地 表 基 准 降 水 条 件 下 ＩＭＥＲＧ Ｅａｒｌｙ、ＩＭＥＲＧ Ｌａｔｅ和 ＧＳＭａＰＮＯＷ 三 种
ＧＰＭ数据的精度特征。结果发现，基准降水对 ＧＰＭ数据精度的影响与雨量要素、数据类型、指标类型、站点密
度有关。进一步以高超密度站点插值降水作为 “真实” 降水，量化了不同站点密度条件下两种基准降水的误差，
发现对于 ２４ｈ累积雨量和逐小时降水过程，存在一定的雨量站点平均密度临界值。若雨量站点密度高于该临界
值，以插值降水为基准评价 ＧＰＭ数据的精度更合理，否则采用插值降水和站点降水为基准均可。本文研究深化
了对 ＧＰＭ 降水数据误差特性的认识，可为合理选取评估卫星降水数据的地表基准数据生成方法提供参考。
关键词：卫星反演降水；ＧＰＭ；地表基准降水；精度验证；站点密度
中图分类号：Ｐ４１２．２７；Ｐ３３３ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０４０５
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

随着空间观测技术的快速发展，星载传感器获取大范围乃至全球降水空间分布的能力越来越强。
与传统的雨量站网和地基雷达相比，卫星降水反演数据的时空分辨率虽然相对较低，但其覆盖范围更
广且开放性更强。１９９８年 ＴＲＭＭ（ＴｒｏｐｉｃａｌＲａｉｎｆａｌｌＭｅａｓｕｒｉｎｇＭｉｓｓｉｏｎ）实 施 以 来，国 际 上 先 后 研 制 了
［１］
［３］
［２］
ＰＥＲＳＩＡＮＮ 、ＣＭＯＲＰＨ 、ＴＭＰＡ 等一 系 列 全球性 卫星 降水 数 据。而 ２０１４年 以 来，ＧＰＭ（Ｇｌｏｂａｌ
ＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ）卫星搭载的多频段微波辐射仪和双频雷达为多卫星联合降水反演提供了更加
精准的校准参考 ［４］ ，卫星降水反演数据研制由 ＴＲＭＭ 时代进入 ＧＰＭ 时代。在不同时空尺度上检验和
解析 ＧＰＭ等卫星降水数据的可利用性是全球降水定量估计领域一项必不可少的基础性工作，目前国
内外学者已开展了大量相关工作 ［５ － ７］ ，对 ＴＲＭＭ到 ＧＰＭ的变化尤为关注 ［８ － １０］ 。
一些研究表明，由于额外数据源的加入和降水反演算法的改进，ＧＰＭ数据在探测强降水方面已展
现出一些积极的迹象。ＬＩＢＥＲＴＩＮＯ等 ［１１］ 采用 １年资料，在全球尺度上评价了 ＩＭＥＲＧ数据对强降水事件
的探测能力，发现其相对 ３Ｂ４２Ｖ７数据具有明显提升。ＴＡＮＧ等 ［１２］ 比较了 ＩＭＥＲＧ、ＧＳＭａＰ、３Ｂ４２ＲＴＶ７
和 ＰＥＲＳＩＡＮＮ数据对 ２０１６年夏季中国南方暴雨的监测预警能力，发现 ＩＭＥＲＧ和 ＧＳＭａＰ的综合精度显
著高于 ３Ｂ４２ＲＴＶ７，两者 在 小 时 和 日 尺 度 上 的 平 均 相 对 误 差 低 于 １０％，而 其 中 ＩＭＥＲＧ精 度 又 高 于

收稿日期：２０２２ － ０５ － ２３；网络首发日期：２０２３ － ０２ － １７
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０２１６．１６３０．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划课题（２０２１ＹＦＣ３０００１０４，２０１９ＹＦＣ０４０８９０３）；国家自然科学基金面上项目（５１４７９１１８，５２００９０８１）
作者简介：张野（ １９９７ － ），硕士生，主要从事水文水资源研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｗｏｒｋ＿ｙｚｈａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者：胡庆芳（１９８１ － ），博士，正高级工程师，主要从事水文气象和水文遥感等研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｈｑｆ＿ｗｏｒｋ＠１６３．ｃｏｍ
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