《Climate Services》：Precipitation variability at different temporal scales in western Pará: analysis of observed and estimated data
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MERGE在总体性能和SPI一致性方面表现最佳。BR-DWGD揭示了65年降水变异性。小波功率突出了帕拉州西部的极端气候变异性。实践意义：经验证的格点降水数据集可支持帕拉州西部的规划与决策，尤其是在地面气象观测网稀疏的地区。结果表明，MERGE更适合当代监测以
MERGE在总体性能和SPI一致性方面表现最佳。BR-DWGD揭示了65年降水变异性。小波功率突出了帕拉州西部的极端气候变异性。实践意义：经验证的格点降水数据集可支持帕拉州西部的规划与决策，尤其是在地面气象观测网稀疏的地区。结果表明，MERGE更适合当代监测以及短中期降水评估，而BR-DWGD在需要较长历史视角时更有用。该信息可支持空间规划、地方生产活动、用水决策、流动性、社区备灾以及生计受降水变异性强烈影响人群的日常组织，包括传统民族、河岸社区和 agricultores de base familiar rural。研究结果还与火灾风险管理以及气象观测有限的市镇相关。经验证的格点产品有助于识别持续性降水亏缺、改善气候信息的空间覆盖，并支持社区、技术服务部门和区域机构的预防行动。多尺度SPI（Standardized Precipitation Index，SPI）分析进一步表明，亏缺与盈余状况的识别取决于时间尺度和地点。因此，MERGE和BR-DWGD（Brazilian Daily Weather Gridded Data，BR-DWGD）应作为互补信息来源，并与当地地面观测联合解释。将这一验证扩展至整个亚马孙地区，可加强其在空间规划、气候风险管理、火灾预防以及支持气象监测有限地区人群方面的应用。
研究背景与问题：降水受大气过程、水汽条件、区域环流、地形和下垫面特征共同影响，具有高时空变异性；雨量站的空间代表性有限，亚马孙地区站点间距大且历史记录不连续，增加了降水表征的不确定性。格点降水数据可改善稀疏观测区的空间覆盖，但在用于气候分析前必须以地面观测验证。已有评估显示，MERGE与BR-DWGD（Brazilian Daily Weather Gridded Data，BR-DWGD）的性能随变量、时间尺度、地点和应用而变化，东部亚马孙的经验不能直接外推。为此，研究人员以帕拉州西部五个INMET（Brazilian National Institute of Meteorology，INMET）站为参考，在1998—2017年共同期比较MERGE与BR-DWGD在月、季、半年和年尺度上重现降水的程度，并评估标准化降水指数（Standardized Precipitation Index，SPI）的SPI-1、SPI-3、SPI-6、SPI-12对亏缺、近正常和盈余分类的一致性；随后利用BR-DWGD 1961—2025年长序列分析降水时间组织及其与厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation，ENSO）的对应。该研究旨在回答格点产品能否在稀疏观测区可靠代表降水、如何按尺度选择产品，以及长期降水变异与ENSO的关系。研究人员发现MERGE总体表现最佳，与INMET和SPI一致性最高；BR-DWGD提供65年连续记录，适合长期历史分析。两者性能依赖地点、降水强度、时间尺度和指标；MERGE适合当代监测及短中期评估，BR-DWGD适合长历史视角，应作为互补信息源并与地面观测联合解释。结果可用于空间规划、地方生产、用水决策、社区备灾、火灾风险管理和气象观测有限市镇，并可识别持续降水亏缺、改善气候信息空间覆盖。其重要意义在于建立先验证后长期分析的框架，并为帕拉州西部及亚马孙扩展验证提供依据。
关键技术方法（不超过250字）：数据来源为INMET在Altamira、Belterra、Itaituba、Monte Alegre和Porto de Moz的五个站，1998—2017年，最大缺失率1.7%，缺失月值以同日历月均值填补；MERGE约0.25°格点，BR-DWGD为0.1°×0.1°格点，共同验证期1998—2017；长期分析用BR-DWGD 1961—2025。方法包括：多指标（偏差、MAE、RMSE、r、NSE（Nash-Sutcliffe efficiency，NSE）、d（Willmott agreement index，d））评估月/季/半年/年尺度；湿季与少雨期误差用Mann-Whitney U检验；SPI按1、3、6、9、12个月累积并拟合gamma分布，评估r、总准确率和Cohen's kappa；对1998—2017标准化月平均做Ward聚类；对1961—2025月降水做CWT（Continuous Wavelet Transform，CWT；Morlet小波，AR(1)红噪声95%显著性和COI（cone of influence，COI））；用ONI（Oceanic Ni?o Index，ONI）与三个月标准化降水异常比较ENSO。
研究结果：
3.1 共同期季节降水变异性：通过1998—2017年月降水分布对比，五个站点均显示1—5月高、8—11月低的年循环；MERGE和BR-DWGD重现该型，但中位数、离散度和离群值有差异；MERGE在Belterra、Itaituba、Monte Alegre和Porto de Moz更接近INMET，BR-DWGD在Altamira总体更接近，尤其高降水月。
3.2 不同时间尺度上的性能：通过多指标尺度评估，MERGE平均性能高于BR-DWGD，月到半年尺度改进，年尺度下降且地点差异大；Altamira在季/半年尺度BR-DWGD略优，年尺度MERGE在Altamira的NSE为负。
3.2.1 误差的季节变化：通过湿季与少雨期误差比较和Mann-Whitney U检验，绝对误差湿季更大，相对误差少雨期更大；MERGE误差低于BR-DWGD，季节差异显著但对相对误差的地点显著性不一。
3.2.2 月、季、半年和年尺度性能：通过r、NSE、d随尺度变化，MERGE月均r=0.970、NSE=0.936、d=0.983；BR-DWGD分别为0.910、0.822、0.950；半年尺度两者提高；年尺度MERGE均值r=0.871、NSE=0.483、d=0.901，BR-DWGD为0.641、0.258、0.776；年响应强地点依赖，Altamira MERGE NSE=-0.565、BR-DWGD=0.202，Porto de Moz BR-DWGD NSE=-0.342。
3.3 标准化降水指数的一致性：通过SPI-1至SPI-12的r、总准确率和Cohen's kappa，MERGE平均一致性高于BR-DWGD；MERGE平均r为0.863—0.894，准确率83.4%—87.8%，kappa为0.654—0.747；BR-DWGD的r为0.676—0.691，准确率67.6%—70.3%，kappa为0.356—0.399；地点差异明显，Altamira在SPI-9/12时BR-DWGD相关更高但MERGE分类准确率和kappa仍更高。
3.4 降水状况分类准确性：通过亏缺、近正常、盈余三类分类准确率，近正常最稳定最高；MERGE近正常为89.3%—91.4%，亏缺从SPI-1的80.8%降至SPI-12的59.7%，盈余从80.3%升至SPI-9的84.6%；BR-DWGD近正常为75.5%—78.8%，亏缺45.9%—54.6%，盈余47.4%—60.6%；MERGE在极端类总体更优但空间变异强。
3.5 降水气候平均态的分层聚类：通过Ward层次聚类和标准化月平均热图，分组主要反映年循环空间差异；Itaituba三源同簇，Altamira中INMET与BR-DWGD更近，Porto de Moz、Monte Alegre、Belterra中INMET与MERGE更近；Belterra和Monte Alegre在更高层聚在一起。
3.6 降水时间变异性及与ENSO的关联：通过1961—2025年BR-DWGD月降水CWT和ONI对比，五个站点均以年周期为主；年际结构间歇出现，约4—8年，Belterra、Monte Alegre、Porto de Moz较明显，Itaituba有较短年际变化，Altamira持续性较弱；El Ni?o期间负异常更频繁，La Ni?a期间正异常更频繁，但幅度、持续和空间表达随事件和地点不同，不能视为单一因果。
讨论总结：性能受尺度、地点、降水量级和指标共同影响；MERGE融合卫星与地面观测，适合短中期；BR-DWGD经时间聚合改善但年尺度不必然提高，且其构建包含可能与验证网重叠的地面记录，不能视为完全独立验证；Altamira和Porto de Moz的结果还受INMET缺失填补影响；SPI多尺度显示连续相关高不保证极端分类准确；长期分析受五站、20年共同期和BR-DWGD单一长序列限制；两产品互补而非可互换，地面观测仍不可替代。
研究结论翻译：MERGE和BR-DWGD重现了帕拉州西部五个站点季节降水循环的主要特征，降水1—5月较多、8—10月较少。产品性能随地点、降水状况、时间尺度和评价指标变化，单一指标不足以表征与地面观测的一致性。在1998—2017年共同期，MERGE与INMET平均一致性最强，误差较低，r、NSE和d一般较高。时间聚合从月到季和半年尺度改善性能，尤其BR-DWGD；年聚合未进一步改善并显示地点局限。MERGE在Altamira年NSE为负，说明须按地点和多尺度评价，不能仅由区域平均推断。绝对误差在高降水期较大，比例误差在少雨期增大。MERGE在SPI-1、SPI-3、SPI-6、SPI-9和SPI-12上也更一致地重现SPI变异和降水类别。近正常条件分类准确率最高，亏缺和盈余对时间尺度和地点更敏感；亏缺分类向长SPI尺度下降，表明连续SPI高相关不保证极端识别准确。层次聚类确认格点产品与INMET关系因地点而异：Altamira中BR-DWGD更接近INMET，Belterra、Monte Alegre和Porto de Moz中MERGE更接近，Itaituba三源同属较大簇。1961—2025年BR-DWGD序列中，年周期是五站降水变异的主导成分；COI内统计显著的年际结构主要见于约4—8年，但强度、持续和出现时间因地点而异。降水异常与ONI的时间对应显示与ENSO相位反复关联：El Ni?o期间负异常更频繁，La Ni?a期间正异常更频繁；关系在地点和事件间不均匀，应解释为时间关联而非单一因果控制。结果支持MERGE和BR-DWGD互补使用：MERGE更适合当代短中期降水评估及共同验证期SPI变异和类别重现；BR-DWGD提供研究长期降水变异和年际谱行为所需的时间连续性。地面气象观测仍是评估格点产品、识别局地限制和解释帕拉州西部降水变异的基础。
