随着卫星遥感技术和星载设备的快速发展和不断完善,多卫星联合反演技术弥补了地面雨量计和地基雷达的局限和不足,成为当前快速获取高时空分辨率降水信息的主流技术。作为GPM设计的最新一代多卫星融合降水反演数据,IMERG的出现受到了众多学者的关注。
郭浩副教授研究组运用新型误差成分分解、乘法模型等方法,对多源融合IMERG 算法的四个版本产品(IMERG_E, IMERG_L, IMERG_F_Uncal和IMERG_F_Cal)误差特征与误差来源进行了系统评价,并分析了其在复杂地形、水体和冰冻表面以及校正算法等方面的误差原因,为开发人员算法升级与用户数据选择提供了参考。研究结果显示:
(1)IMERG 降水反演产品具有较高的精度,但存在空间异质性和季节不确定性。在四种产品中,IMERG_F_Cal具有最高的降水反演精度(相关系数CC = 0.72;均方根误差RMSE = 1.23 mm/d)和最稳定的性能,具有最佳的降水事件检测能力(命中率POD = 52.7%;漏报率MIS = 47.3%;虚报率FAR = 59.2%)。IMERG_F的性能优于IMERG_E和IMERG_L。误报偏差是主要的误差组成部分,其次是漏报偏差。
(2)IMERG 降水反演产品的误差与海拔高度密切相关。在春、夏和秋季,海拔低于800米时,误报偏差是主要的误差来源。而在冬季,漏报偏差主导了IMERG 降水反演产品的性能,导致降水事件的误检。
(3)IMERG 降水反演产品捕捉降水事件的能力与降水强度密切相关。除了冬季外,IMERG在轻度降水事件中表现出较高的命中率和漏报率。然而,在冬季,它们在轻度降水和暴雨方面的性能较差。
(4)IMERG_F_Cal具有最低的系统误差和随机误差,其次是IMERG_F_UnCal。IMERG_F受这些误差的影响较小,比IMERG_E和IMERG_L更好。IMERG_F_Cal中的站点校正减小了误差。
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以上成果以研究生田芸菲为第一作者,郭浩副教授为通讯作者,以“Evaluation of GPM IMERG Product Over the Yellow River Basin Using an Improved Error-Component Procedure”为题发表在 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing期刊上。该刊为地球科学二区TOP期刊,影响因子为5.5。该论文受山东省高校优秀青年创新团队项目(2022KJ178)和荒漠与绿洲与生态国家重点实验室开放基金资助(G2023-02-03)资助。