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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

高空間分辨率降水估算研究獲進(jìn)展

2025-08-22 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所研究員趙偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中山大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，提出了基于高空間分辨率土壤水分的降水空間降尺度與多源數(shù)據(jù)融合模型（SMPD-MERG）相結(jié)合的混合降尺度框架，提升了衛(wèi)星降水產(chǎn)品的精度與應(yīng)用價(jià)值。這一方法融合GPM-IMERG衛(wèi)星日降水產(chǎn)品、生成的ESA CCI 1 km土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)、ERA5-Land再分析降水?dāng)?shù)據(jù)以及地面測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用土壤水分平衡方程將原始GPM降水?dāng)?shù)據(jù)空間分辨率提升至1 km，并通過(guò)隨機(jī)森林算法對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，構(gòu)建出高時(shí)空分辨率、精度優(yōu)異的日尺度降水產(chǎn)品。

該研究以伊比利亞半島中部為示范區(qū)，匯集277個(gè)雨量站數(shù)據(jù)開(kāi)展模型驗(yàn)證（222個(gè)用于訓(xùn)練，55個(gè)用于獨(dú)立檢驗(yàn)），全面評(píng)估了模型的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。結(jié)果表明，SMPD-MERG產(chǎn)品在不同季節(jié)條件下均可以精細(xì)刻畫(huà)降水的空間變異特征，減弱了原始GPM產(chǎn)品的塊狀效應(yīng)，并能夠有效識(shí)別微小降水變化。在模型性能方面，生成產(chǎn)品的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.94，均方根誤差1.27 mm，相對(duì)偏差僅為1%，Kling-Gupta效率系數(shù)達(dá)0.88，優(yōu)于傳統(tǒng)降尺度方法。

上述研究在提升衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)空間分辨率方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，為開(kāi)展高精度水文模擬、極端氣象事件預(yù)警和區(qū)域水資源精準(zhǔn)管理提供了數(shù)據(jù)支持，展現(xiàn)出應(yīng)用前景與推廣價(jià)值。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《IEEE地球科學(xué)與遙感學(xué)報(bào)》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和西藏自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目等的支持。

論文鏈接

SMPD-MERG模型的高空間分辨率降水估算流程

（a）旱季和雨季SMPD-MERG結(jié)果與原始GPM產(chǎn)品的空間分布對(duì)比；（b-c）旱季和雨季SMPD-MERG結(jié)果與原始GPM產(chǎn)品的累積概率比較；（d）SMPD-MERG結(jié)果與2016年至2018年雨量計(jì)觀測(cè)日降水的密度圖

降水是全球水文、水資源、碳循環(huán)與能量平衡中的關(guān)鍵變量。當(dāng)前，主流衛(wèi)星降水產(chǎn)品普遍受到空間分辨率粗的限制，難以滿足山洪監(jiān)測(cè)、滑坡預(yù)警及精準(zhǔn)水資源管理等對(duì)高時(shí)空精度數(shù)據(jù)的需求。中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所研究員趙偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中山大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，提出了基于高空間分辨率土壤水分的降水空間降尺度與多源數(shù)據(jù)融合模型（SMPD-MERG）相結(jié)合的混合降尺度框架，提升了衛(wèi)星降水產(chǎn)品的精度與應(yīng)用價(jià)值。這一方法融合GPM-IMERG衛(wèi)星日降水產(chǎn)品、生成的ESA CCI 1 km土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)、ERA5-Land再分析降水?dāng)?shù)據(jù)以及地面測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用土壤水分平衡方程將原始GPM降水?dāng)?shù)據(jù)空間分辨率提升至1 km，并通過(guò)隨機(jī)森林算法對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，構(gòu)建出高時(shí)空分辨率、精度優(yōu)異的日尺度降水產(chǎn)品。該研究以伊比利亞半島中部為示范區(qū)，匯集277個(gè)雨量站數(shù)據(jù)開(kāi)展模型驗(yàn)證（222個(gè)用于訓(xùn)練，55個(gè)用于獨(dú)立檢驗(yàn)），全面評(píng)估了模型的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。結(jié)果表明，SMPD-MERG產(chǎn)品在不同季節(jié)條件下均可以精細(xì)刻畫(huà)降水的空間變異特征，減弱了原始GPM產(chǎn)品的塊狀效應(yīng)，并能夠有效識(shí)別微小降水變化。在模型性能方面，生成產(chǎn)品的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.94，均方根誤差1.27 mm，相對(duì)偏差僅為1%，Kling-Gupta效率系數(shù)達(dá)0.88，優(yōu)于傳統(tǒng)降尺度方法。上述研究在提升衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)空間分辨率方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，為開(kāi)展高精度水文模擬、極端氣象事件預(yù)警和區(qū)域水資源精準(zhǔn)管理提供了數(shù)據(jù)支持，展現(xiàn)出應(yīng)用前景與推廣價(jià)值。相關(guān)研究成果發(fā)表在《IEEE地球科學(xué)與遙感學(xué)報(bào)》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和西藏自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目等的支持。論文鏈接SMPD-MERG模型的高空間分辨率降水估算流程（a）旱季和雨季SMPD-MERG結(jié)果與原始GPM產(chǎn)品的空間分布對(duì)比；（b-c）旱季和雨季SMPD-MERG結(jié)果與原始GPM產(chǎn)品的累積概率比較；（d）SMPD-MERG結(jié)果與2016年至2018年雨量計(jì)觀測(cè)日降水的密度圖

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