IMERG和GSMaP衛(wèi)星降水產(chǎn)品在三江源區(qū)的適用性評估

權(quán) 晨 , 周秉榮 , 沈曉燕 , 申燕玲 , 朱生翠 , 趙 彤

（1. 青海省氣象科學(xué)研究所/青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西寧 810001；2. 青海省海北牧業(yè)氣象試驗(yàn)站, 海北 810200）

引言

降水是青藏高原能量、水循環(huán)過程中的關(guān)鍵部分，連接著大氣過程與地表過程，具有重要的氣象、水文及生態(tài)學(xué)意義[1]。降水的精確測量與評估是揭示青藏高原地表-大氣能量、水分循環(huán)的關(guān)鍵，尤其對素有“中華水塔”之稱的三江源區(qū)氣候變化、水資源供應(yīng)及生態(tài)環(huán)境方面具有重要意義[2-4]。然而，降水在時(shí)間和空間上變率較大，是目前最難測量的大氣變量之一[1]。地面氣象站常用雨量計(jì)和地基雷達(dá)進(jìn)行降水的測量，但站點(diǎn)分布不均勻，尤其是在青藏高原地區(qū)，站點(diǎn)稀疏地區(qū)難以監(jiān)測到降水的真實(shí)量。

隨著現(xiàn)代衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星降水產(chǎn)品已成為重要的降水?dāng)?shù)據(jù)源，能夠提供覆蓋范圍廣、觀測時(shí)間連續(xù)的降水?dāng)?shù)據(jù)[5]。近20年來，TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）數(shù)據(jù)彌補(bǔ)了全球無觀測資料地區(qū)的降水?dāng)?shù)據(jù)，其中TMPA（TRMM Multi-satellite Precipitation Analysis）產(chǎn)品提供的實(shí)時(shí)產(chǎn)品（3B42RT）和分析產(chǎn)品（3B42）發(fā)揮了重要作用。國內(nèi)外學(xué)者針對TRMM降水產(chǎn)品從統(tǒng)計(jì)學(xué)和水文學(xué)方面開展了適用性評估[6-7]，尤其是在青藏高原地區(qū)運(yùn)用更為廣泛[8-10]。2014年以來，全球降水觀測計(jì)劃GPM（Global Precipitation Measurement）逐漸替代TRMM成為新一代全球降水產(chǎn)品，其搭載的儀器更為先進(jìn)，覆蓋范圍更廣。國內(nèi)外學(xué)者針對GPM與TRMM產(chǎn)品進(jìn)行了對比分析，包括加拿大[11]、韓國[12]、奧地利[13]、印度[14]以及中國的青藏高原[15-16]、黑河流域[17]、天山山區(qū)[18]、黃河源區(qū)[5]等。GSMaP（Global Satellite Mapping of Precipitation）是由JAXA（Japan Aerospace Exploration Agency））基于GPM開發(fā)的另一套衛(wèi)星降水產(chǎn)品，國內(nèi)學(xué)者研究了該產(chǎn)品在不同尺度和精度上對中國大陸地區(qū)典型極端降水事件的監(jiān)測能力[19-21]。針對IMERG與GSMaP產(chǎn)品在中國大陸及青藏高原地區(qū)的適用性研究顯示，兩類衛(wèi)星降水產(chǎn)品能較好地反映青藏高原降水的空間分布特征[22-23]。然而，對于三江源區(qū)，IMERG與GSMaP衛(wèi)星降水產(chǎn)品表現(xiàn)如何，在氣象監(jiān)測、水文模型及生態(tài)評估中采用哪種產(chǎn)品更為妥當(dāng)，對于研究關(guān)鍵生態(tài)功能區(qū)的水循環(huán)特征具有重要意義。本文擬利用三江源98個(gè)氣象站降水觀測資料對IMERG和GSMaP兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品進(jìn)行對比驗(yàn)證分析，并按照站點(diǎn)所在流域劃分為長江、黃河及瀾滄江三個(gè)子流域進(jìn)行適用性評估，以期為三江源區(qū)降水在氣象、水文及生態(tài)領(lǐng)域的監(jiān)測和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域及資料方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)為三江源區(qū)，域內(nèi)不僅孕育長江、黃河、瀾滄江等多條大江大河，而且還發(fā)育了唐古拉山脈、昆侖山脈等大型山脈，湖泊、冰川及凍土分布其中。如圖1所示，區(qū)內(nèi)包括果洛州6縣，玉樹州1市5縣，海南州5縣，黃南州4縣以及唐古拉山鎮(zhèn)，總面積39.5 ×104km2，地理位置位于31°39′~37°10′N、89°24′~102°27′E，海拔高度介于2000~6826 m。根據(jù)流域及行政區(qū)域，又將三江源區(qū)（圖中簡寫SJY）劃分為長江流域（圖中簡寫YZR）、黃河流域（圖中簡寫YR）、瀾滄江流域（圖中簡寫LCJ）。

圖1 三江源區(qū)98個(gè)氣象站點(diǎn)分布

1.2 數(shù)據(jù)資料

1.2.1 地面氣象觀測數(shù)據(jù)

地面氣象觀測數(shù)據(jù)選取了2017年5~9月研究區(qū)內(nèi)22個(gè)國家級氣象站和數(shù)據(jù)質(zhì)量較好的76個(gè)區(qū)域氣象站逐日降水量，因高寒地區(qū)5月之前及9月之后多為固態(tài)降水，文中僅討論液態(tài)降水量。數(shù)據(jù)來源于青海省氣象局，所用數(shù)據(jù)均按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制。

1.2.2 衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)

IMERG是GPM數(shù)據(jù)處理的三級格點(diǎn)降水產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了微波、紅外及雷達(dá)多源傳感器的融合，提供Early（準(zhǔn)實(shí)時(shí)）、Late（滯后12 h）以及Final（經(jīng)訂正的最終產(chǎn)品）共3種不同的產(chǎn)品。已有研究[19，21]表明Final數(shù)據(jù)精度較高。本文使用了Final產(chǎn)品中經(jīng)過站點(diǎn)校正后的數(shù)據(jù)集（IMERG_Cal）第5版本數(shù)據(jù)，時(shí)空分辨率為0.5 h和0.1° × 0.1°。

GSMaP是一種多衛(wèi)星降水產(chǎn)品，主要包括GSMaP/NRT、GSMaP/MVT和GSMaP共3種產(chǎn)品，其中GSMaP_Gauge是基于GSMaP_MVK與CPC（Climate Prediction Center）全球地面雨量站觀測資料校正后的版本[20]。本研究中采用GSMaP_Gauge數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，時(shí)空分辨率為1 h和0.1° × 0.1°。

文中采用雙線性插值方法提取衛(wèi)星降水產(chǎn)品中對應(yīng)觀測站點(diǎn)的降水量。

1.3 評價(jià)指標(biāo)

為了充分對比三江源區(qū)兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品的精度，采用相關(guān)系數(shù)（CC）、均方根誤差（RMSE）和相對誤差（BIAS）等評價(jià)指標(biāo)。CC反映了衛(wèi)星降水產(chǎn)品與地面降水觀測數(shù)據(jù)之間的線性相關(guān)程度；RMSE反映的是衛(wèi)星降水產(chǎn)品與地面觀測站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)之間的離散程度；BIAS則反映衛(wèi)星降水產(chǎn)品與地面實(shí)測數(shù)據(jù)的偏差程度。計(jì)算公式如下：

同時(shí)，為了反映衛(wèi)星降水產(chǎn)品在日尺度上的探測能力，選用了命中率（POD），反映衛(wèi)星降水產(chǎn)品對實(shí)際降水事件的對應(yīng)情況；錯(cuò)報(bào)率（FAR）反映衛(wèi)星降水產(chǎn)品對降水事件的錯(cuò)報(bào)情況；關(guān)鍵成功指數(shù)（CSI）綜合考慮命中率與錯(cuò)報(bào)率的情況，反映衛(wèi)星降水產(chǎn)品對實(shí)際降水事件探測成功的幾率。表達(dá)式如下：

式中：H表示對日降水事件命中數(shù)量（衛(wèi)星數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)降水量>0）；F表示對日降水事件誤報(bào)的數(shù)量（衛(wèi)星數(shù)據(jù)>0，實(shí)測數(shù)據(jù) = 0）；M表示對日降水事件的漏報(bào)數(shù)量（衛(wèi)星數(shù)據(jù) = 0，實(shí)測數(shù)據(jù)>0）。

1.4 雨量閾值劃分

根據(jù)中國氣象局降水等級標(biāo)準(zhǔn)，將三江源區(qū)降水等級劃分為三個(gè)等級進(jìn)行分析（表1）。由于三江源區(qū)發(fā)生50.0 mm以上暴雨的次數(shù)極少，不單獨(dú)討論。此外，對短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例也進(jìn)行了分析。

表1 降水類別及對應(yīng)閾值

2 結(jié)果分析

2.1 月尺度衛(wèi)星降水產(chǎn)品精度評估

利用泰勒圖展示了兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品在三江源區(qū)及長江流域、黃河流域和瀾滄江流域月尺度降水的相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)差和均方根誤差（圖2）。如圖所示，IMERG數(shù)據(jù)與地面實(shí)測降水?dāng)?shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)約為0.80，其中瀾滄江流域和長江流域均達(dá)到了0.82，整個(gè)三江源區(qū)也達(dá)到了0.78；而反觀GSMaP數(shù)據(jù)則差異較大，在黃河流域表現(xiàn)最好，接近0.60，瀾滄江區(qū)域最低，整個(gè)三江源區(qū)僅為0.50。從標(biāo)準(zhǔn)化的均方根誤差來看，IMERG數(shù)據(jù)介于0.50~0.75，整個(gè)三江源區(qū)約為0.65；而GSMaP數(shù)據(jù)則大于1.0，僅黃河流域略接近1.0。標(biāo)準(zhǔn)差方面，IMERG產(chǎn)品介于0.75~1.0，瀾滄江流域接近0.75，整個(gè)三江源區(qū)也處于0.90左右的水平；然而GSMaP數(shù)據(jù)表現(xiàn)最好的是黃河流域，約為1.3，整個(gè)三江源區(qū)則接近1.5。綜上，在月尺度上，IMERG數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)。

圖2 IMERG和GSMaP兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品在不同區(qū)域的泰勒評分

2.2 日尺度衛(wèi)星降水產(chǎn)品精度評估

2.2.1 日降水產(chǎn)品的偏差分析

利用三江源區(qū)22個(gè)國家級氣象站和76個(gè)區(qū)域氣象站夏季降水觀測資料分別與IMERG、GSMaP兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品進(jìn)行日尺度檢驗(yàn)分析，可以明顯地看出IMERG數(shù)據(jù)優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)（圖3）。對于整個(gè)三江源區(qū)， IMERG數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)中位數(shù)為0.62，最大值可達(dá)0.86，而GSMaP數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)中位數(shù)為0.50，最大值為0.83。分區(qū)域來看，兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)在黃河流域表現(xiàn)最好，尤其是IMERG數(shù)據(jù)，相關(guān)系數(shù)中位數(shù)可達(dá)0.64，其次為長江流域，瀾滄江流域表現(xiàn)最差。從兩種衛(wèi)星日降水產(chǎn)品的均方根誤差來看， IMERG數(shù)據(jù)在整個(gè)三江源區(qū)中位數(shù)為4.24 mm，在黃河流域、長江流域及瀾滄江流域均在4 mm左右；GSMaP數(shù)據(jù)則差異略大，在整個(gè)三江源區(qū)均方根誤差中位數(shù)為5.37 mm，分區(qū)域來看，黃河流域略優(yōu)。相對誤差方面，IMERG數(shù)據(jù)在三江源區(qū)及各個(gè)子流域均低于GSMaP數(shù)據(jù)。總體來說，IMERG數(shù)據(jù)在相關(guān)性、均方根誤差及相對誤差三個(gè)指標(biāo)方面均顯著優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)，在各個(gè)子區(qū)亦是如此。

圖3 IMERG和GSMaP日降水產(chǎn)品評價(jià)指標(biāo)箱線圖（a. 相關(guān)系數(shù)，b. 均方根誤差，c. 相對誤差）

2.2.2 日降水產(chǎn)品的探測能力分析

通過分析三江源區(qū)及其子區(qū)域的IMERG和GSMaP兩種衛(wèi)星日降水產(chǎn)品的探測能力（表2）可知：在整個(gè)三江源區(qū)，兩種衛(wèi)星日降水產(chǎn)品的命中率均較高，IMERG可達(dá)到0.80，GSMaP也達(dá)到了0.76；分區(qū)域來看，兩種衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)均在瀾滄江流域表現(xiàn)較好，其中IMERG數(shù)據(jù)更是達(dá)到了0.89，而在長江流域和黃河流域，兩種衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)表現(xiàn)不一，IMERG在長江流域表現(xiàn)較好，GSMaP則在黃河流域表現(xiàn)較好。從誤報(bào)率的結(jié)果來看，兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品在整個(gè)三江源區(qū)為0.27左右，表現(xiàn)相當(dāng)；其中，IMERG數(shù)據(jù)對黃河流域的誤報(bào)率達(dá)到了0.29，與GSMaP相當(dāng)，而在長江流域和瀾滄江流域則明顯較低。從綜合命中率和誤報(bào)率的關(guān)鍵成功率來看，整個(gè)三江源區(qū)，IMERG數(shù)據(jù)達(dá)到0.62，而GSMaP則為0.59；分區(qū)域來看，兩種衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)在瀾滄江區(qū)域表現(xiàn)最優(yōu)，IMERG數(shù)據(jù)在長江流域較黃河流域好，而GSMaP數(shù)據(jù)則在長江流域和黃河流域相當(dāng)。綜合來看，IMERG數(shù)據(jù)在三江源區(qū)日降水的探測能力上明顯較優(yōu)，且在各個(gè)子區(qū)的表現(xiàn)均優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)。

表2 IMERG和GSMaP衛(wèi)星日降水產(chǎn)品的探測能力

2.3 衛(wèi)星降水產(chǎn)品與高程的關(guān)系分析

根據(jù)三江源區(qū)站點(diǎn)的海拔高度，將站點(diǎn)按照低海拔（2000~3000 m）、中海拔（3000~4000 m）、高海拔（4000~5000 m）進(jìn)行劃分，并分別對各項(xiàng)參數(shù)與海拔高度進(jìn)行相關(guān)性分析（圖4）。如圖所示，兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品平均相關(guān)系數(shù)均呈現(xiàn)出隨著海拔高度升高而降低的特征，且IMERG和GSMaP兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品變化趨勢幾乎一致。在低海拔區(qū)域，IMERG數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)均值接近0.70，而GSMaP數(shù)據(jù)則低于0.60；中海拔區(qū)域，IMERG數(shù)據(jù)平均相關(guān)系數(shù)超過了0.60，GSMaP數(shù)據(jù)約為0.50；高海拔區(qū)域，IMERG數(shù)據(jù)平均相關(guān)系數(shù)接近0.60，GSMaP數(shù)據(jù)則低于0.50。表3為不同海拔高度下衛(wèi)星降水產(chǎn)品與三江源區(qū)98個(gè)站降水觀測數(shù)據(jù)的平均均方根誤差和相對誤差。結(jié)果顯示，IMERG和GSMaP數(shù)據(jù)在中海拔地區(qū)RMSE分別為4.40和5.72，高于其它兩類地區(qū)，而二者BIAS則在高海拔區(qū)域最小，分別為0.88和0.89。可見，兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品與地面降水觀測間的相關(guān)程度隨海拔高度上升而降低，離散程度則在中海拔地區(qū)最高，偏差卻隨海拔高度上升而減小，說明海拔高度會明顯地影響衛(wèi)星降水產(chǎn)品的精度。

表3 IMERG和GSMaP衛(wèi)星降水產(chǎn)品在不同海拔的平均均方根誤差和平均相對誤差

圖4 IMERG和GSMaP衛(wèi)星降水產(chǎn)品在不同海拔的平均相關(guān)系數(shù)（a. IMERGE數(shù)據(jù)，b. GSMaP數(shù)據(jù)）

2.4 衛(wèi)星降水產(chǎn)品與雨強(qiáng)的關(guān)系分析

為了評價(jià)衛(wèi)星降水產(chǎn)品與雨強(qiáng)的關(guān)系，按表1所示，分析了兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品與不同等級降水強(qiáng)度之間的關(guān)系（圖5），其中三江源區(qū)極少發(fā)生暴雨，故將大雨和暴雨統(tǒng)一作為一種等級來處理。如圖所示，小雨強(qiáng)度下，兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品約90%的數(shù)據(jù)在10.0 mm以下，有部分值達(dá)到了大雨水平，甚至超過了50.0 mm。5~9月，三江源區(qū)98個(gè)地面觀測站數(shù)據(jù)顯示共有小雨日數(shù)7265 d，而對應(yīng)時(shí)間內(nèi)IMERG數(shù)據(jù)超過10 mm的日數(shù)有505 d，GSMaP數(shù)據(jù)超過10 mm的日數(shù)有530 d，兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品大部分為正偏差，即對小雨略有高估；地面觀測的中雨日數(shù)共計(jì)981 d，而對應(yīng)時(shí)間的IMERG和GSMaP數(shù)據(jù)超過25 mm的日數(shù)分別為73 d和98 d，而低于10 mm的日數(shù)分別為557 d和634 d，可見大部分為低估，且GSMaP數(shù)據(jù)則較IMERG數(shù)據(jù)低估更為明顯；地面觀測大雨日數(shù)共計(jì)98 d，IMERG數(shù)據(jù)低于25.0 mm的日數(shù)為68 d，GSMaP數(shù)據(jù)低于25.0 mm的日數(shù)有71 d，約70%的日數(shù)被兩種衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)低估。綜合來看，兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品對小雨等級降水略有高估，而對于中雨和大雨均為低估，尤其對大雨的低估更為明顯，但I(xiàn)MERG依然優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)，且在不同強(qiáng)度下，與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)之間的均方根誤差亦優(yōu)于GSMaP。

圖5 不同等級雨強(qiáng)下IMERG（左）和GSMaP（右）衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)分布

2.5 IMERG衛(wèi)星降水產(chǎn)品降水個(gè)例檢驗(yàn)分析

為了明確衛(wèi)星降水產(chǎn)品對大雨低估的原因，選取了2017年7月23日和26日兩次降水過程中兩個(gè)國家級氣象站發(fā)生的短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例對IMERG衛(wèi)星降水產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)分析。從圖6a和6b可以看出，7月23日共和站（52856）發(fā)生了短時(shí)強(qiáng)降水，該站單小時(shí)降水量超過20.0 mm。從地面觀測數(shù)據(jù)來看，共和站在09時(shí)出現(xiàn)降水，10時(shí)降水量陡增到22.3 mm，20時(shí)降水過程結(jié)束，而IMERG數(shù)據(jù)并沒有顯示此次降水；其后，在19~24時(shí)該站出現(xiàn)18.2 mm的累計(jì)降水，IMERG數(shù)據(jù)累計(jì)8.2 mm，量級略有偏差，但發(fā)生時(shí)次基本相當(dāng)。從圖6c和6d可以看出，2017年7月26日降水過程中，貴南站（52955）發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水。從地面觀測數(shù)據(jù)來看，貴南站在09時(shí)發(fā)生降水，10時(shí)陡增到29.9 mm，11時(shí)該次短時(shí)強(qiáng)降水結(jié)束，15時(shí)開始該站再次出現(xiàn)輕量級降水，IMERG數(shù)據(jù)亦顯示出此次降水；15~24時(shí)，地面累計(jì)降水11.7 mm，IMERG累計(jì)降水量13.6 mm，基本相當(dāng)。從這兩次典型的降水個(gè)例來看，IMERG對短時(shí)強(qiáng)降水幾乎沒有把控能力，而對輕量降水在發(fā)生時(shí)間上有較好地體現(xiàn)，而降水量級略有偏差，說明衛(wèi)星降水產(chǎn)品對短時(shí)強(qiáng)降水的低估是造成大雨低估的主要原因之一。

圖6 IMERG衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)空間分布（a. 7月23日，b. 7月26日）及地面站點(diǎn)逐小時(shí)降水對比（c. 7月23日共和站，d. 7月26日貴南站）

3 結(jié)論與討論

本文利用三江源區(qū)22個(gè)國家級氣象觀測站和76個(gè)區(qū)域氣象站夏季降水觀測資料，按照不同的流域?qū)MERG和GSMaP兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品進(jìn)行了評估分析，討論了衛(wèi)星降水產(chǎn)品與高程以及雨強(qiáng)的關(guān)系，得到以下主要結(jié)論：

（1）在月尺度上，IMERG衛(wèi)星降水產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)。在三江源區(qū)，IMERG數(shù)據(jù)與地面觀測數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.78，歸一化的均方根誤差和標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.65和0.90，而GSMaP數(shù)據(jù)則表現(xiàn)較差。

（2）IMERG衛(wèi)星降水產(chǎn)品與地面觀測日降水?dāng)?shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)中位數(shù)為0.62，均方根誤差中位數(shù)為4.24 mm，優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)的0.50和5.37。在各個(gè)子區(qū)，兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)在黃河流域表現(xiàn)最好，尤其是IMERG數(shù)據(jù)，相關(guān)系數(shù)中位數(shù)可達(dá)0.64，其次為長江流域，瀾滄江流域表現(xiàn)最差。IMERG數(shù)據(jù)在三江源區(qū)的命中率、誤報(bào)率及關(guān)鍵成功率分別為0.80、0.26、0.62，在各個(gè)子區(qū)亦有較好的表現(xiàn)，均優(yōu)于GSMaP數(shù)據(jù)。

（3）兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品對小雨等級降水略有高估，而對于中雨和大雨均為低估，尤其是對于大雨的低估現(xiàn)象更為嚴(yán)重。衛(wèi)星降水產(chǎn)品對短時(shí)強(qiáng)降水的低估是造成大雨低估的主要原因之一。兩種衛(wèi)星降水產(chǎn)品平均相關(guān)系數(shù)均呈現(xiàn)出隨著海拔高度升高而降低的特征，且在低海拔區(qū)的相關(guān)系數(shù)最大，均方根誤差最小，偏差最大。

綜上所述，IMERG衛(wèi)星降水產(chǎn)品在三江源區(qū)表現(xiàn)出更好的應(yīng)用前景，然其存在小雨高估、大雨低估及高海拔精度下降的問題。三江源區(qū)屬高寒地區(qū)，平均海拔4000 m，下墊面及其復(fù)雜，既有昆侖山、巴顏喀拉山及阿尼瑪卿山等大型山脈，又有黃河、長江及瀾滄江等河流谷地，還包含大面積湖泊、濕地、冰川及凍土等，區(qū)域差異極大。已有研究[24-25]顯示，海拔高度對衛(wèi)星降水產(chǎn)品準(zhǔn)確度有明顯的影響，如在青藏高原區(qū)域IMERG產(chǎn)品POD指數(shù)在4200 m以上較低，青藏高原南部衛(wèi)星降水產(chǎn)品偏差與平均高度呈正相關(guān)，而相關(guān)系數(shù)與平均高度呈負(fù)相關(guān)，IMERG對黃河流域的評估精度隨海拔高度升高而降低。以上在青藏高原或區(qū)域內(nèi)的研究表明，隨著海拔高度的增加，衛(wèi)星降水產(chǎn)品的精度越差，這與本文研究結(jié)論基本一致。因此，在高海拔地區(qū)的衛(wèi)星降水估計(jì)方面仍需進(jìn)一步調(diào)整算法。

另外，衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)高估小雨，而低估中雨和大雨，尤其是對大雨的低估現(xiàn)象更為嚴(yán)重。存在這種問題的原因有兩方面，一方面是產(chǎn)品算法導(dǎo)致的，另一方面是衛(wèi)星傳感器的觀測所致，其中衛(wèi)星傳感器觀測導(dǎo)致的誤判是尤為關(guān)鍵。要確定衛(wèi)星傳感器觀測誤差，必須要在最小時(shí)間尺度進(jìn)行分析，針對三江源區(qū)小時(shí)強(qiáng)度降水個(gè)例分析來看，IMERG產(chǎn)品對短時(shí)強(qiáng)降水存在較為嚴(yán)重的誤判或低估，這有可能是衛(wèi)星降水產(chǎn)品對大雨低估的主要原因之一。對GPM衛(wèi)星雙頻測雨雷達(dá)探測降水結(jié)構(gòu)的個(gè)例特征分析顯示，對10 mm/h以上的強(qiáng)降水存在嚴(yán)重低估[26]，說明傳感器自身存在一定的缺陷。在三江源區(qū)甚至青藏高原地區(qū)，GPM衛(wèi)星傳感器對降水的判識能力如何，仍需在后續(xù)工作中深入研究。