基于多源卫星降水数据的长江源区径流模拟研究

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降水是水文循环中最重要的组分之一,是科学认识水循环过程、全面理解水资源特性的重要切入点,是影响水文、生态、气候等陆面过程的关键因素。站点稀少、时空分布不均或观测时间的非连续性等问题,一直是水文模拟中数据来源的问题,很大程度上制约了水文工作的开展。遥感技术的发展大大提高了对地观测能力,使区域及全球尺度实时降水观测成为可能。因此,本文基于实测气象水文数据、遥感降水数据和SWAT流域水文模型,解析典型高纬度源区的气候变化特征,评估三套卫星降水数据在长江源流域的适用性,研究精度高的两套降水产品在长江源水文模拟中的适用性,筛选适用于典型高纬度源区水文研究的降水输入产品。主要结论如下:(1)1961-2018年长江源区年平均气温呈明显上升趋势,变化倾向率为0.4℃/10a。年平均降水也呈现上升趋势,变化倾向率为11.7mm/10a,冬季变化倾向率最小,夏季整体的上升趋势高于冬季但低于春秋两季。年径流量呈现上升趋势,变化倾向率为5.3亿m~3/10a,径流系数整体变化不大。年平均气温、年降水和年径流在1961-2018年均未发生显著突变。长江源区长时间序列下径流系数基本未发生变化,可能是由于降雨和径流都呈上升趋势,且长江源区受人类活动影响较少。(2)在长江源区,CPC产品对降水的探测能力最优,PER-CDR产品次之,TRMM产品最差。三种产品均没有捕捉到暴雨事件,且对于小雨的探测性能均优于中雨和大雨事件。随着海拔的增加,探测率和探测成功率降低,误报率增加。年、季、月尺度上三个产品均能反映出降水的变化特征,年尺度上,TRMM产品的精度最高,季、月和日尺度则是CPC产品效果最优。卫星降雨数据的精度随时间尺度的增加有所提高,CPC和TRMM产品精度均优于PER-CDR。(3)SWAT模型在长江源具有较好的适用性,采用地面观测降水、CPC降水产品和TRMM降水产品驱动的模型率定期和验证期的R~2及NS两个指标都大于0.85,对月径流过程具有较高的模拟精度。实测数据驱动模型的误差高于遥感降水驱动的模型结果。长江源流域SWAT模型运算得到各年水平衡系数都十分接近于1,平均实际年蒸散发量均占年降水的约60%。遥感降水能捕捉整个流域的降水,故模拟效果优于站点降水驱动的模型。说明遥感降水能作为水文模型SWAT的输入精确模拟长江源区月径流过程。
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