《Atmospheric Research》：A new framework to assess multi-source precipitation products in China's river basins seasonality, events and extremes
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•多维SEE-MPPEF框架对中国降水产品进行系统评估。•ERA5和MSWEP表现优于卫星产品，但在高海拔地区存在退化现象。•多维研究结果支持产品选择和系统优化。引言准确的降水监测是水文研究、水资源管理和气候变化适应的基石，同时在灾害预警和生态系统保护方面也发挥着不可或缺的作
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多维SEE-MPPEF框架对中国降水产品进行系统评估。
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ERA5和MSWEP表现优于卫星产品，但在高海拔地区存在退化现象。
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多维研究结果支持产品选择和系统优化。
引言
准确的降水监测是水文研究、水资源管理和气候变化适应的基石，同时在灾害预警和生态系统保护方面也发挥着不可或缺的作用（Wang and Zhao, 2022）。尽管雨量计能够提供高精度的点尺度观测数据，但其在复杂地形和人口稀少地区空间覆盖范围有限，导致了显著观测缺口。这一问题在中国西部地区尤为突出，该地区的雨量计密度低于每100 km2 0.01个（Tan et al., 2018）。多源降水产品（MSPs）凭借其广泛的空间覆盖范围，已成为弥合数据缺口和监测极端事件的关键工具，并在水文模型、气候分析和灾害风险评估中被广泛应用（Li et al., 2026; Tang et al., 2020b）。然而，关于MSPs在不同气候和地形条件下的系统性评估仍然有限（Wu et al., 2019）。
卫星降水反演主要采用红外（IR）和微波（MW）遥感技术。IR方法通过云顶温度推断降水，具有高分辨率的时空特征（Lei et al., 2022; Nashwan et al., 2020; Zhang et al., 2022）。相比之下，被动微波（MW）方法直接测量大气中的水气象粒子，具有较高的反演精度（Lei et al., 2022; Nashwan et al., 2020）。大多数先进的MSPs整合了IR和MW观测数据以提升整体估算性能。尽管文献中已有大量关于MSPs的区域评估记录（Zhou et al., 2024），但关于其在不同气候和地形条件下性能的一致意见尚未形成。这一知识缺口在中国尤为明显，鉴于其高度复杂且空间异质性的环境条件（Lu et al., 2021）。
不同学科对降水产品性能的研究重点有所不同：水文学研究优先考虑时间序列的时间连续性和空间分布特征（Zhou et al., 2024）；气象学研究关注捕捉极端降水事件的能力（Gu et al., 2024）；而生态学研究则强调长期水文平衡的模拟精度（Wang and Zhao, 2022）。因此，亟需建立系统全面的评估框架，以科学支持降水产品的选择应用以及反演算法的优化。当前主流评估方法仍存在显著局限（Tian et al., 2024）：大多数现有研究仅将有限数量的降水产品纳入评估（Liu et al., 2023; Wang et al., 2017），且研究范围通常局限于单一流域尺度（Su et al., 2019; Zhu et al., 2016）。此外，关于这些产品长期性能和时间稳定性的系统分析仍然不足（Liu et al., 2020; Zhao et al., 2018）。为弥补这些研究缺口，本研究提出统一的三维评估框架，涵盖三个核心维度：时空变异性、降水事件检测和极端降水评估。
本研究开发了季节-事件-极端多源降水产品评估框架（SEE-MPPEF），该框架整合了季节尺度精度评估、降水事件检测能力和极端降水模拟性能评估。基于此框架，我们系统评估了中国九个主要流域中六种主流全球降水产品的适用性，包括气候预测中心变形技术降水气候数据记录（CMORPH）、遥感信息人工神经网络降水估算气候数据记录（PERSIANN-CDR）、全球降水测量集成多卫星反演（IMERG）、欧洲中期天气预报中心第五代再分析产品（ERA5）、多源加权集合降水（MSWEP）和全球卫星降水映射（GSMaP）。具体而言，季节尺度评估涵盖多种时间分辨率（日、月和年），并进一步考察四个季节以及洪涝季和非洪涝季的模拟精度。降水事件检测评估采用三个分级降水强度阈值（0.1 mm/天、10 mm/天和25 mm/天），并使用检测概率（POD）、虚警率（FAR）和偏差指标量化各产品的事件检测性能。对于极端降水评估，选取两个核心极端降水指数（P95和P99）以表征各产品在再现极端降水事件方面的可靠性。本研究的核心目标如下：(a) 系统分析各降水产品在日、月、年和季节等多时间尺度以及流域尺度格网空间单位上的时空模拟性能和空间分异特征；(b) 量化各产品在不同降水强度阈值下降水事件捕捉能力的差异；(c) 评估各产品在极端降水情景下的模拟可靠性和流域级适用性。
章节摘要
研究区域
中国九大河流流域在地理位置、气候带和地形条件方面表现出显著的空间异质性（图1a）。这些流域横跨中国三级地形阶梯（图1b），共同构成了降水监测的高度复杂环境。自然条件的空间差异深刻塑造了降水的时空分布特征，并直接制约了卫星降水产品的反演性能。这九
中国MSPs季节降水模拟性能
MSPs在中国的评估结果（图3a–c）表明，基于CC（相关系数）、RMSE（均方根误差）和KGE（Kling-Gupta效率）的产品排序并不一致。就CC而言，ERA5取得最高相关系数（0.550），其次是MSWEP（0.524）。其余卫星降水产品的CC值普遍低于0.36，其中GSMaP在所有产品中CC值最低。就RMSE而言，MSWEP误差最小（4.076），而ERA5略有增加（4.181），GSMaP则显示
综合评估结果比较与分析
本研究选取一种多源融合降水产品（MSWEP）、一种再分析降水产品（ERA5）和四种纯卫星降水产品（CMORPH、PERSIANN-CDR、IMERG和GSMaP）作为评估对象。在中国九大河流流域和整个青藏高原范围内，对MSPs进行了系统的综合评估，涵盖三个核心维度：常规降水时空一致性、降水事件
结论
本研究采用三类评估指标，即常规一致性指标、多阈值降水事件识别指标和高百分位极端降水指标，对中国九大河流流域和青藏高原范围内六种主流多源降水产品进行了综合评估。系统分析了各数据集的时空分异特征、误差和地形调制机制。主要
CRediT作者贡献声明
李实轩：论文写作–审阅与编辑，论文写作–初稿撰写。齐梓萱：正式分析。叶宇辰：数据整理。蔡延鹏：方法论。齐伟：正式分析。袁朝霞：可视化。
资金资助
本研究得到国家自然科学基金委员会（项目编号 52439005）和广东省引进创新创业团队计划（2021ZT090543）的资助。资助方未参与本研究的设计、数据收集、分析或解释、论文撰写或决定发表结果。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金委员会（项目编号 52439005）和广东省引进创新创业团队计划（2021ZT090543）的资助。
李实轩|齐梓萱|叶宇辰|蔡延鹏|齐伟|袁朝霞
