塞丫　李海波

摘 要：本文立足于地面觀測站每日和每個時間段所監(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)星每日和每個時間段接收到的資料來進行系統(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)品誤差訂正的技術難點。同時，依賴于對概率密度函數(shù)方法的修正和改進，來使得衛(wèi)星在每日和每個時間段接收到的降水資料能夠更加接近地面觀測點的實際數(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)降水的分布空間結構來還原衛(wèi)星資料的分布情況，實現(xiàn)最初的訂正目的。

關鍵詞：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空分辨率，而且正是由于這種特色使得其被廣泛的應用于我國天氣氣候的預報和天氣研究中，尤其是在地面觀測點較少的地區(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確的反映出我國降水的空間分布，可是通過與實際的地面降水量數(shù)值進行對比中發(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)品進行基礎性的系統(tǒng)誤差訂正。

1 相關資料與處理方法簡介

1.1 我國觀測點日降水量觀測及實時降水分析系統(tǒng) 在我國，通過國家氣象信息中心和氣候預測中心共同開發(fā)了“中國逐日格點降水量實時分析的系統(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)，運用最優(yōu)的插值的方法來形成日降水分析場，并且在這個過程中需要充分的考慮地形的相關數(shù)據(jù)，從而來間接的修正地形的影響[1]。

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

1.3 衛(wèi)星降水估計產(chǎn)品 通過運用靜止的衛(wèi)星紅外圖像，結合運動矢量的方法來估計反演高質(zhì)量的降水產(chǎn)品，并且其時間所間隔大約為半個小時，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°的逐小時降水量格點產(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準，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，在一定的時間內(nèi)和適當?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觀測點的分布較為相近，這在一定程度上也突顯了衛(wèi)星降水空間結構的準確性。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)域和時間的變化而不斷變化的，隨著時間的變化存在較大的差異，并且存在一定的非獨立性誤差。

2.2 概率密度函數(shù)系統(tǒng)誤差訂正方案的制定 ①樣本時空窗口；②樣本選??；③訂正值計算。

2.3 系統(tǒng)誤差訂正效果檢驗 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，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。當出現(xiàn)衛(wèi)星資料的誤差與逐時趨于一致時，即有可能出現(xiàn)較大的非獨立性系統(tǒng)偏差，凸顯出降水值低估，隨機誤差的相關特征。此外，需要對收集到的數(shù)據(jù)進行交叉檢驗，計算出各個觀測點的格點量值，分析出區(qū)域降水量的變化情況。其次，通過交叉檢驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來對結果進行訂正，觀察訂正后的降水量的變化情況。

4 總結與展望

綜上所述，由于衛(wèi)星反演降水的產(chǎn)品和相關的雷達估測資料的檢驗與訂正的標準一般是以常規(guī)觀測出的數(shù)據(jù)資料來作為所謂的客觀標準的，而其中最為常用的是概率密度函數(shù)。它的優(yōu)點最主要的是能夠訂正數(shù)據(jù)的偏差非獨立的誤差，這是其能夠廣泛的應用在衛(wèi)星資料的誤差訂正的非獨立特性。

參考文獻：

[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，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)星反演逐時降水融合試驗[J].氣象學報，2012，06：1381-1389.