【摘要】：長(zhǎng)江流域是我國(guó)洪澇災(zāi)害十分頻繁的區(qū)域,受東亞季風(fēng)氣候及復(fù)雜地形的影響,流域汛期降雨的時(shí)空變異性很強(qiáng),加強(qiáng)降雨監(jiān)測(cè)能力是提高水文預(yù)報(bào)精度的主要途徑,對(duì)長(zhǎng)江流域防洪減災(zāi)及水資源開發(fā)利用具有重要意義。本論文綜合利用地面站網(wǎng)、天氣雷達(dá)和衛(wèi)星遙感等多源降雨觀測(cè)信息,開展多源降雨觀測(cè)在長(zhǎng)江流域的水文應(yīng)用及多源降雨數(shù)據(jù)融合方法研究。論文首先選擇三峽區(qū)間作為典型山區(qū),利用三峽工程建成后該區(qū)域的加密雨量站網(wǎng)數(shù)據(jù),分析了逐時(shí)降雨的空間分布特征及其日內(nèi)變化過程,揭示了復(fù)雜地形對(duì)降雨時(shí)空分布的顯著影響。采用空間統(tǒng)計(jì)模型,分析得到暖季逐時(shí)降雨在空間上的相關(guān)尺度約30 km,由此判斷,現(xiàn)有地面站網(wǎng)仍可能捕捉不到汛期發(fā)生的局地暴雨。為了彌補(bǔ)地面雨量站網(wǎng)的不足,利用我國(guó)新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)資料,開發(fā)了山區(qū)雷達(dá)測(cè)雨的定量算法,該算法主要包括對(duì)雷達(dá)波束遮擋和地物雜波等山區(qū)雷達(dá)觀測(cè)中主要誤差來源的處理,以及降雨類型自動(dòng)識(shí)別和多重Z-R關(guān)系等步驟。采用該算法生成了三峽區(qū)間2010年汛期1 km分辨率逐時(shí)降雨估計(jì)產(chǎn)品。精度評(píng)估結(jié)果顯示,雷達(dá)估計(jì)的場(chǎng)次降雨量與地面觀測(cè)值具有較好相關(guān)性,對(duì)逐時(shí)降雨量有略微低估的趨勢(shì),當(dāng)探測(cè)距離超過150 km時(shí),雷達(dá)對(duì)降雨的估測(cè)精度顯著下降。進(jìn)一步開發(fā)了基于雷達(dá)觀測(cè)的暴雨雨團(tuán)識(shí)別算法,并揭示了夏季暴雨雨團(tuán)的典型尺度沿長(zhǎng)軸和短軸方向分別為13~36 km和5~17 km。通過耦合分布式水文模擬系統(tǒng),證明了雷達(dá)高分辨率觀測(cè)信息在流域暴雨洪水模擬中的應(yīng)用價(jià)值。論文進(jìn)一步以全長(zhǎng)江流域?yàn)檠芯繉?duì)象,在年、月和日等時(shí)間尺度上對(duì)多種衛(wèi)星降雨產(chǎn)品的精度進(jìn)行全面評(píng)估。結(jié)果顯示,經(jīng)過地面校正的3B42 V7數(shù)據(jù)具有最好的精度,而未經(jīng)校正的準(zhǔn)實(shí)時(shí)衛(wèi)星遙感降雨產(chǎn)品誤差常隨地形、季節(jié)、地表覆被類型等因素而變化。通過全流域分布式水文模擬,發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)降雨產(chǎn)品3B42RT和CMORPH在分別應(yīng)用于長(zhǎng)江中下游和長(zhǎng)江上游的水文模擬中表現(xiàn)出較好的效果。在精度評(píng)估與誤差分析基礎(chǔ)之上,分別采用加法模型和乘法模型描述衛(wèi)星遙感降雨數(shù)據(jù)對(duì)長(zhǎng)江流域月降雨量和日降雨量的估測(cè)誤差,利用克里金方法量化地面站網(wǎng)觀測(cè)提供的真實(shí)降雨先驗(yàn)信息,進(jìn)而提出了基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)推斷原理的衛(wèi)星與地面觀測(cè)降雨數(shù)據(jù)的融合算法。驗(yàn)證結(jié)果顯示,該算法能夠有效降低衛(wèi)星遙感降雨估測(cè)誤差,并能定量評(píng)估降雨融合結(jié)果的不確定性。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P412;P426.6

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本文編號(hào)：2730923