基于分位数映射法的黑河上游气候模式降水误差订正

来源：高原气象杂志2020年第2期北京时间：

作者：雷华锦;马佳培;李弘毅;王建;邵东航;赵宏宇

单位：1. 中国科学院西北生态环境资源研究院, 甘肃 兰州 730000;2. 中国科学院大学, 北京 100049;3. 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心, 江苏 南京 210023;4. 电子科技大学, 四川 成都 611731

摘要：区域气候模式降水弥补了高寒山区气象站点稀少的缺陷, 是水文模拟的重要驱动变量。然而, 高寒山区模式输出降水的总量和频率都存在较大不确定性。因此, 改进了用于降水频率纠正的分位数映射法(Quantile Mapping, QM), 对中尺度数值预报模式(Weather Research and Forecasting model, WRF)模拟的黑河上游日降水输出数据进行误差订正。选取第95分位和第98分位降水量为阈值, 选择2004 -2009年为建模时段, 2010 -2013年为验证时段, 使用分段拟合的方法建立传递函数, 侧重于对极端降水进行单独订正。研究结果表明: 该方法不仅对降水空间分布有明显的改善, 对极端降水也有很好的订正效果。订正前模式模拟日降水与台站之间的均方根误差为3.41 mm·d-1, 绝对偏差为115.67 mm·y-1, 订正后均方根误差减少为3.11 mm·d-1, 绝对偏差有明显改善, 为60.3 mm·y-1。订正后流域内年降水空间分布更加合理, 年降水量也更接近于观测降水插值结果, 其空间相关系数由0.74改善为0.94。春、 夏季订正效果优于秋、 冬季, 其中夏季订正效果较为明显, 订正前降水偏差百分比在-0.1~0.1以内的区域面积仅占流域总面积的28%, 而订正后占比增加至66%。同时, 该方法对极端降水有较好的订正效果, 减小了日降水强度(SDII)和极强降水量(R99p)的模拟偏差, 订正后的第95分位模拟降水与观测降水插值的相关系数由0.15提高到0.48。本研究为站点稀少的黑河上游提供了一种更有效的误差订正方案, 有利于为寒区水文研究获取更精确的降水数据。

关键词：黑河上游;气候模式降水;分位数映射法;误差订正

基金资助：科技基础资源调查专项(2017FY100503),国家自然科学基金项目(41971399),青海省基础研究项目(2020-ZJ-731)