塞丫　李海波

摘 要：本文立足于地面觀測站每日和每個(gè)時(shí)間段所監(jiān)測的降水量的資料，通過概率密度函數(shù)的方法來對衛(wèi)星每日和每個(gè)時(shí)間段接收到的資料來進(jìn)行系統(tǒng)偏差的訂正，并且可以基于不同的分辨率，以此來掌握較為稀疏地區(qū)的衛(wèi)星反演產(chǎn)品誤差訂正的技術(shù)難點(diǎn)。同時(shí)，依賴于對概率密度函數(shù)方法的修正和改進(jìn)，來使得衛(wèi)星在每日和每個(gè)時(shí)間段接收到的降水資料能夠更加接近地面觀測點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)值，盡可能的減少系統(tǒng)的誤差值。此外，還需要根據(jù)降水的分布空間結(jié)構(gòu)來還原衛(wèi)星資料的分布情況，實(shí)現(xiàn)最初的訂正目的。

關(guān)鍵詞：地面觀測；降水；衛(wèi)星；系統(tǒng)誤差

衛(wèi)星降水資料的最大特色之一是具有較高的時(shí)空分辨率，而且正是由于這種特色使得其被廣泛的應(yīng)用于我國天氣氣候的預(yù)報(bào)和天氣研究中，尤其是在地面觀測點(diǎn)較少的地區(qū)。但是，衛(wèi)星反演降水的產(chǎn)品在一定程度上可以較為準(zhǔn)確的反映出我國降水的空間分布，可是通過與實(shí)際的地面降水量數(shù)值進(jìn)行對比中發(fā)現(xiàn)，仍然存在一些系統(tǒng)誤差。因此需要對衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品進(jìn)行基礎(chǔ)性的系統(tǒng)誤差訂正。

1 相關(guān)資料與處理方法簡介

1.1 我國觀測點(diǎn)日降水量觀測及實(shí)時(shí)降水分析系統(tǒng) 在我國，通過國家氣象信息中心和氣候預(yù)測中心共同開發(fā)了“中國逐日格點(diǎn)降水量實(shí)時(shí)分析的系統(tǒng)”。這是根據(jù)我國眾多的地面氣象站的日降水量數(shù)值來建立的系統(tǒng)，運(yùn)用最優(yōu)的插值的方法來形成日降水分析場，并且在這個(gè)過程中需要充分的考慮地形的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而來間接的修正地形的影響[1]。

1.2 區(qū)域自動(dòng)站觀測的逐小時(shí)降水量資料 在我國范圍內(nèi)，將所有的區(qū)域自動(dòng)站和國家級的自動(dòng)站所收集到的數(shù)據(jù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)，以此為基礎(chǔ)來制定出較為全面、高質(zhì)量的控制方案，并且通過質(zhì)量控制后的逐小時(shí)降水量資料來生產(chǎn)格點(diǎn)產(chǎn)品[2]。

1.3 衛(wèi)星降水估計(jì)產(chǎn)品 通過運(yùn)用靜止的衛(wèi)星紅外圖像，結(jié)合運(yùn)動(dòng)矢量的方法來估計(jì)反演高質(zhì)量的降水產(chǎn)品，并且其時(shí)間所間隔大約為半個(gè)小時(shí)，空間的分辨率在八千米左右。此外，還需要將原始收集到的資料處理成0.25°×0.25°，以及0.1°×0.1°的逐小時(shí)降水量格點(diǎn)產(chǎn)品。

1.4 概率密度函數(shù)誤差訂正方法概述 概率密度函數(shù)誤差訂正方法是通過測定地面降水的概率密度為標(biāo)準(zhǔn)，以此來估算出衛(wèi)星降水的概率密度值，盡可能的減少衛(wèi)星降水估算的系統(tǒng)誤差。另一方面，由于地面觀測降水的衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品的系統(tǒng)誤差是基于在降水值較為穩(wěn)定的情況下的。因此，在一定的時(shí)間內(nèi)和適當(dāng)?shù)目臻g范圍下，根據(jù)收集到的地面觀測和衛(wèi)星反演降水的格點(diǎn)資料，可以以此來估算出地面的降水值，從而來訂正衛(wèi)星資料的誤差值。

2 基于逐日地面觀測降水訂正逐日衛(wèi)星反演降水系統(tǒng)誤差方法

2.1 逐日衛(wèi)星反演降水資料的誤差特征分析 根據(jù)逐日地面觀測格點(diǎn)資料，以及近年來衛(wèi)星反演降水系統(tǒng)在夏季的平均降水分布情況進(jìn)行分析，具體的數(shù)據(jù)值如下圖1所示。

從圖1的對比中可以發(fā)現(xiàn)，我國的觀測點(diǎn)大多集中在中國的中東地區(qū)，而圖中的衛(wèi)星反演降水空間分布與地面上的格點(diǎn)觀測點(diǎn)的分布較為相近，這在一定程度上也突顯了衛(wèi)星降水空間結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。但是，從我國的降水量的情況上分析，華南、華中以及東北等大部分地區(qū)，其地面的格點(diǎn)產(chǎn)品都是較高于衛(wèi)星所顯示的降水量值，并且其降水中心也比較大。此外，衛(wèi)星系統(tǒng)的誤差性是根據(jù)區(qū)域和時(shí)間的變化而不斷變化的，隨著時(shí)間的變化存在較大的差異，并且存在一定的非獨(dú)立性誤差。

2.2 概率密度函數(shù)系統(tǒng)誤差訂正方案的制定 ①樣本時(shí)空窗口；②樣本選?。虎塾喺涤?jì)算。

2.3 系統(tǒng)誤差訂正效果檢驗(yàn) 從圖中可以明顯的發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的降水量是不同的，并且其中的華中地區(qū)存在比較明顯的降雨帶。因此，在經(jīng)過概率密度函數(shù)誤差訂正后，其降水空間分布與衛(wèi)星資料所接收的大體上保持著一致性。同時(shí)，由于地面觀測的分析產(chǎn)品較高于衛(wèi)星資料的降水中心值，而其在誤差訂正后，降水量出現(xiàn)了較為突出的提高。綜上所述，經(jīng)過概率密度函數(shù)誤差訂正后的衛(wèi)星產(chǎn)品能夠有效的維持衛(wèi)星降水的空間分布，盡可能的減少了系統(tǒng)誤差值，并且使其降水量最大程度上的接近地面觀測到的降水值。

3 基于逐時(shí)地面觀測降水訂正衛(wèi)星反演降水系統(tǒng)誤差方法

隨著地面降水量的不斷變化，使得衛(wèi)星反演降水的平均偏差和相對偏差也隨之不斷的變化，而衛(wèi)星反演降水在一定程度上也高估了低值降水，忽略了高值降水的特點(diǎn)。當(dāng)出現(xiàn)衛(wèi)星資料的誤差與逐時(shí)趨于一致時(shí)，即有可能出現(xiàn)較大的非獨(dú)立性系統(tǒng)偏差，凸顯出降水值低估，隨機(jī)誤差的相關(guān)特征。此外，需要對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉檢驗(yàn)，計(jì)算出各個(gè)觀測點(diǎn)的格點(diǎn)量值，分析出區(qū)域降水量的變化情況。其次，通過交叉檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來對結(jié)果進(jìn)行訂正，觀察訂正后的降水量的變化情況。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，由于衛(wèi)星反演降水的產(chǎn)品和相關(guān)的雷達(dá)估測資料的檢驗(yàn)與訂正的標(biāo)準(zhǔn)一般是以常規(guī)觀測出的數(shù)據(jù)資料來作為所謂的客觀標(biāo)準(zhǔn)的，而其中最為常用的是概率密度函數(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)最主要的是能夠訂正數(shù)據(jù)的偏差非獨(dú)立的誤差，這是其能夠廣泛的應(yīng)用在衛(wèi)星資料的誤差訂正的非獨(dú)立特性。

參考文獻(xiàn)：

[1]成璐.融合降水及多種衛(wèi)星降水產(chǎn)品評估研究[D].南京信息工程大學(xué)，2013.

[2]潘旸，沈艷，宇婧婧，趙平.基于最優(yōu)插值方法分析的中國區(qū)域地面觀測與衛(wèi)星反演逐時(shí)降水融合試驗(yàn)[J].氣象學(xué)報(bào)，2012，06：1381-1389.