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五种卫星降水产品在中国大陆280个流域极端降水与径流模拟中的性能评价

卫星降水产品、极端降水、极端径流、精度评价、中国大陆

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.21 陆地生态系统对极端气候事件的响应过程、机制和模拟

卫星降水估算产品在刻画极端降水与极端径流特征方面发挥着关键作用，这对于洪水风险管理和水资源规划至关重要。然而，现有卫星降水产品之间仍存在显著差异。本研究系统评估了五种广泛使用的卫星降水产品——CHIRPS V2、CMORPH BLD、PERSIANN CDR、TMPA 3B42v7 和 MSWEP V2——在捕捉 1998—2020 年中国大陆 280 个流域极端降水与极端径流方面的表现。研究选取了六个极端降水指数（RX1day、RX5day、R95p、R20mm、CWD 和 CDD）和三个极端径流指数（Qx1d、Qx3d、Qx5d），采用相关系数、均方根误差和百分比偏差进行评价。径流模拟采用集总式新安江水文模型，并通过纳什效率系数和百分比偏差与实测资料进行对比验证。结果表明，MSWEP V2 与 CMORPH BLD 这两种融入了日尺度地面站点校正的产品，在再现日降水和极端降水方面始终优于其他三种产品。当用作新安江模型的驱动数据时，这两种产品所获得的径流模拟结果与基于地面降水驱动的模拟结果相当，显示出其在水文应用中的良好适用性。在空间分布上，降水估算与径流模拟均在雨量站网密集的湿润与半湿润地区表现出较高的精度，而在观测稀疏且地形复杂的干旱与山区，其表现则有所下降。所有卫星降水产品均存在低估极端径流量级的情况。尽管如此，降水误差在降水径流模拟过程中得到部分削弱，从而提高了水文模拟的一致性。总体而言，本研究凸显了 MSWEP V2 与 CMORPH BLD 在水文建模中的稳健性，并指出需进一步改进卫星反演算法，以提升在地形复杂与资料匮乏地区的表现。研究结果为极端降水分析与水文应用中选择和使用卫星降水产品提供了实用指导。