ISSN 1004-4965

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基于组网雨量计的中国气象局天气雷达拼图系统V3.0小时降水产品检验——以广西壮族自治区为例

魏佳奇 陈生 李浩然 吴晶 汪冬冬 李艳萍 韦春霞

魏佳奇, 陈生, 李浩然, 吴晶, 汪冬冬, 李艳萍, 韦春霞. 基于组网雨量计的中国气象局天气雷达拼图系统V3.0小时降水产品检验——以广西壮族自治区为例[J]. 热带气象学报, 2026, 42(4): 578-588. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.054
引用本文: 魏佳奇, 陈生, 李浩然, 吴晶, 汪冬冬, 李艳萍, 韦春霞. 基于组网雨量计的中国气象局天气雷达拼图系统V3.0小时降水产品检验——以广西壮族自治区为例[J]. 热带气象学报, 2026, 42(4): 578-588. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.054
WEI Jiaqi, CHEN Sheng, LI Haoran, WU Jing, WANG Dongdong, LI Yanping, WEI Chunxia. Evaluation of the China Meteorological Administration Weather Radar Mosaic System V3.0 Hourly Precipitation Product Based on A Network of Rain Gauges: A Case Study of Guangxi Zhuang Autonomous Region[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2026, 42(4): 578-588. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.054
Citation: WEI Jiaqi, CHEN Sheng, LI Haoran, WU Jing, WANG Dongdong, LI Yanping, WEI Chunxia. Evaluation of the China Meteorological Administration Weather Radar Mosaic System V3.0 Hourly Precipitation Product Based on A Network of Rain Gauges: A Case Study of Guangxi Zhuang Autonomous Region[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2026, 42(4): 578-588. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.054

基于组网雨量计的中国气象局天气雷达拼图系统V3.0小时降水产品检验——以广西壮族自治区为例

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.054
基金项目: 

广西重点研发项目 AB22080104

广西重点研发项目 AB22035016

甘肃省自然科学基金 24JRRA082

柳州市元宝山地形暴雨重点实验室重点项目 2024ybssysz2

中国科学院高层次人才计划 E2290702

详细信息
    通讯作者:

    陈生,男,广西壮族自治区人,主要从事水文气象遥感和人工智能应用研究。E-mail: chensheng@nieer.ac.cn

  • 中图分类号: P406

Evaluation of the China Meteorological Administration Weather Radar Mosaic System V3.0 Hourly Precipitation Product Based on A Network of Rain Gauges: A Case Study of Guangxi Zhuang Autonomous Region

  • 摘要: 准确监测和预报降水对于减灾防灾、水资源规划以及应对全球变化具有重要意义。最新升级的中国气象局天气雷达拼图系统V3.0在降水业务监测中发挥着重要作用,但尚缺乏针对降水产品的精细化检验。以广西壮族自治区为例,利用国家标准气象站的雨量计观测数据,对2023年1月1日—12月31日的天气雷达拼图系统V3.0逐小时降水产品进行评估,为产品的优化升级提供科学依据,结果表明:(1)基于逐小时定量降水估测产品的年降水量分布情况与雨量计观测结果一致,但空间局部存在系统性偏差,对北部湾沿岸地区年降水量高估约500 mm,同时低估了百色市周围地区的降水。(2)逐小时定量估测降水产品对不同等级的降水事件频次的估测与雨量计观测结果较为一致;在小雨级别中表现良好,在强降水事件中表现为低估。(3)降水产品的精度在空间上呈现出一定差异,在广西东北部的桂林及其周边地区、西部百色等地的误差较高,相对偏差接近60%,而在北部湾沿岸地区的模拟表现相对更好。

     

  • 图  1  广西壮族自治区地形图

    图  2  广西壮族自治区雨量计分布

    图  3  年降水量分布

    a. 1 h定量估测降水产品;b.雨量计观测插值结果。

    图  4  年统计小时雨量散点图

    红色虚线代表1:1比例线。

    图  5  季节性降水分布

    左列为1 h定量估测降水产品,右列为雨量计观测。a~b.春季;c~d.夏季;e~f.秋季;g~h.冬季。

    图  6  雨量计与1 h定量估测降水产品的逐小时降水散点图

    a.春季;b.夏季;c.秋季;d.冬季。

    图  7  不同降水等级的百分比堆积柱状图

    蓝色和红色分别表示雨量站实测和1 h定量估测降水产品数据。

    图  8  误差指标空间分布

    表  1  误差指标计算公式

    误差指标 公式
    CC $ \frac{\sum_{i=1}^{N}\left(X_i-\bar{X}\right)\left(Y_i-\bar{Y}\right)}{\sqrt{\sum_{i=1}^{N}\left(X_i-\bar{X}\right)^2}\sqrt{\sum_{i=1}^{N}\left(Y_i-\bar{Y}\right)^2}} $ (2)
    RMSE $ \sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}\left(X_i-Y_i\right)^2} $ (3)
    RB $ \frac{\sum_{i=1}^{N}\left(X_i-Y_i\right)}{\sum_{i=1}^{N}Y_i} \times 100\% $ (4)
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    表  2  降水等级划分

    等级 划分标准/(mm·h-1) 雨量计观测事件/次
    0级 < 0.1 689 004
    1级 0.1~2.0 51 659
    2级 2.0~5.0 7 788
    3级 5.0~10.0 3 448
    4级 10.0~20.0 1 709
    5级 > 20.0 770
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    表  3  雨量计观测与降水产品估测列联表

    真实值 估测值
    是(Y) 否(N)
    是(Y) TP FN
    否(N) FP TN
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    表  4  POD、FAR、CSI计算公式

    指标 计算公式
    POD $ \frac{\rm TP}{\rm TP + \rm FN} $ (5)
    FAR $ \frac{\rm FP}{\rm TP + \rm FP} $ (6)
    CSI $ \frac{\rm TP}{\rm TP + \rm FP + \rm FN} $ (7)
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    表  5  不同降水等级下的误差指标

    指标 1级 2级 3级 4级 5级
    CC 0.66 0.25 0.13 0.20 0.35
    RMSE/mm 2.67 1.88 4.04 10.16 18.25
    RB/% 0.64 22.89 -11.36 -30.48 -32.49
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    表  6  多种降水产品的统计指标

    指标 1 h定量估测降水产品 GSMaP IMERG CMPAS
    POD 0.68 0.25~0.45 0.25~0.45 > 0.65
    FAR 0.57 > 0.65 0.45~0.65 < 0.25
    CSI 0.36 < 0.25 0.25~0.45 > 0.45
    下载: 导出CSV
  • [1] Trenberth K E. Changes in precipitation with climate change[J]. Climate Research, 2011, 47(1): 123-138.
    [2] Li Z, Yang D W, Hong Y. Multi-scale evaluation of high-resolution multi-sensor blended global precipitation products over the Yangtze River[J]. Journal of Hydrology, 2013, 500: 157-169.
    [3] Li H R, Moisseev D, Luo Y L, et al. Assessing specific differential phase (KDP)-based quantitative precipitation estimation for the record-breaking rainfall over Zhengzhou city on 20 July 2021[J]. Hydrology and Earth System Sciences, 2023, 27(5): 1033-1046.
    [4] Xu J T, Ma Z Q, Yan S K, et al. Do ERA5 and ERA5-land precipitation estimates outperform satellite-based precipitation products? A comprehensive comparison between state-of-the-art model-based and satellite-based precipitation products over mainland China[J]. Journal of Hydrology, 2022, 605: 127353.
    [5] Lavers D A, Simmons A, Vamborg F, et al. An evaluation of ERA5 precipitation for climate monitoring[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 2022, 148(748): 3152-3165.
    [6] Wang J X, Petersen W A, Wolff D B. Validation of satellite-based precipitation products from TRMM to GPM[J]. Remote Sensing, 2021, 13(9): 1745.
    [7] He Z H, Yang L, Tian F Q, et al. Intercomparisons of rainfall estimates from TRMM and GPM multisatellite products over the upper Mekong River Basin[J]. Journal of Hydrometeorology, 2017, 18(2): 413-430.
    [8] Bai L, Shi C X, Li L H, et al. Accuracy of CHIRPS satellite-rainfall products over mainland China[J]. Remote Sensing, 2018, 10(3): 362.
    [9] Zhong R D, Chen X H, Lai C G, et al. Drought monitoring utility of satellite-based precipitation products across mainland China[J]. Journal of Hydrology, 2019, 568: 343-359.
    [10] Chen Y H, Xu M H, Wang Z L, et al. Applicability of two satellite-based precipitation products for assessing rainfall erosivity in China[J]. Science of the Total Environment, 2021, 757: 143975.
    [11] 陈雷. 基于长三角地区雷达拼图的定量降水预报(QPF)研究及业务应用[M].
    [12] Wang R, Chu H, Liu Q Y, et al. Application of Machine Learning Techniques to Improve Multi-radar Mosaic Precipitation Estimates in Shanghai[J]. Atmosphere, 2023, 14(9): 1364.
    [13] 金晓龙, 邵华, 张弛, 等. GPM卫星降水数据在天山山区的适用性分析[J]. 自然资源学报, 2016, 31(12): 2074-2085.
    [14] Ma Y Z, Tang G Q, Long D, et al. Similarity and error intercomparison of the GPM and its predecessor-TRMM multisatellite precipitation analysis using the best available hourly gauge network over the Tibetan Plateau[J]. Remote Sensing, 2016, 8(7): 569.
    [15] Oliver M A, Webster R. Kriging: a method of interpolation for geographical information systems[J]. International Journal of Geographical Information Systems, 1990, 4(3): 313-332.
    [16] 郭家力, 丁光旭, 杨旭, 等. 多源卫星降水产品在长江流域的时空精度对比[J]. 南水北调与水利科技(中英文), 2022, 20(2): 230-242, 252.
    [17] 卓健, 任晓炜, 黄珩, 等. 四种融合降水产品在广西适用性评估[J]. 河南科学, 2024, 42(5): 705-713.
    [18] Tang G Q, Clark M P, Papalexiou S M, et al. Have satellite precipitation products improved over last two decades? A comprehensive comparison of GPM IMERG with nine satellite and reanalysis datasets[J]. Remote Sensing of Environment, 2020, 240: 111697.
    [19] 朱慧琴, 陈生, 李晓俞, 等. GPM卫星降水产品在"7·21"河南极端暴雨过程中的误差评估[J]. 水利水电技术(中英文), 2022, 53(1): 1-13.
    [20] 旷兰, 田茂举, 李强, 等. 川渝地区汛期逐小时降水融合产品误差分析[J]. 中国农业气象, 2023, 44(10): 953-963.
    [21] 勾亚彬, 刘黎平, 杨杰, 等. 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用及效果评估[J]. 气象学报, 2014, 72(4): 731-748.
    [22] 纪永明, 蒋大凯, 陈传雷, 等. 基于雷达组网拼图的定量降水反演Ⅰ—动态Z-I关系法[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(4): 18-25.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-22
  • 修回日期:  2025-08-11
  • 网络出版日期:  2026-09-04
  • 刊出日期:  2026-08-20

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