基于被动水声监听器的GPM多卫星降水估算海洋性能评估与算法演进分析

《Journal of Hydro-environment Research》：Recent oceanic performance of GPM multisatellite precipitation estimates benchmarked by passive aquatic listeners

本文首次利用被动水声监听器（PALs）对GPM最新版IMERG V07及其前代V06在热带/温带海域的降水估算性能进行基准验证。研究发现V07版本通过优化被动微波（PMW）交叉定标算法、整合瞬时PMW数据至卡尔曼滤波器及采用SHARPEN邻域排序降水估计直方图调整方案，显著提升了温带海域的估算精度，但中高雨强下的系统性低估问题仍待解决。研究强调PALs布设策略（轨迹形态、移动距离、悬浮深度）对评估结果的主导影响，为优化海洋观测网络提供了关键洞见。

　　

Highlight

本研究首次利用被动水声监听器（PALs）观测数据对GPM多卫星降水估算产品（IMERG V07和V06）在热带与温带海域的表现进行基准评估。结果显示，两个版本在低雨强海域表现良好，且能准确捕捉热带中高雨强降水事件。值得注意的是，IMERG V07相较于V06展现出显著改进，尤其在温带海域——这归功于V07版本的多项关键升级：被动微波（PMW）交叉定标算法优化、瞬时PMW数据与卡尔曼滤波器的整合，以及邻域排序降水估计直方图调整方案（SHARPEN）的应用。然而，中高雨强下的系统性低估现象（尤其在热带海域）依然存在。

Advantages of PAL for validating IMERG satellite product

PALs搭载于随洋流漂移的Argo浮标，可在1 km深度以5 km直径范围每分钟监测降雨（Thompson et al., 2023）。其观测尺度与GPM网格分辨率高度匹配，且受海表复杂环境干扰较小，为大规模海洋降水验证提供了独特优势。本研究证实，PALs设备类型对评估结果影响微弱，但其布设策略（如轨迹形态、移动距离和悬浮深度）对应的采样密度才是主导评估结果的关键因素。这一发现呼吁重新思考优化海洋观测网络布局的重要性。

Conclusions

基于SPURS-1和SPURS-2野外实验中PALs的观测数据，本研究系统评估了IMERG V07和V06在热带与温带海域的误差特征。核心结论表明：IMERG V07通过算法升级显著提升温带海域性能，但热带中高雨强低估问题仍是未来算法改进的重点。研究强调海洋观测网络优化对提升卫星降水产品验证可靠性的战略意义。