一种基于地理加权的GRACE(-FO)数据间隙期陆地水储量重建新方法

《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》：A Novel Reconstruction Strategy for Terrestrial Water Storage During the GRACE(-FO) Gap Using Geographically Weighted-based Method

　　

摘要：

通过“重力恢复与气候实验”及其后续任务[GRACE(-FO)]的观测数据得到的时间重力场模型，能够有效检测全球地表质量变化。然而，GRACE(-FO)任务之间11个月的间隔会给研究分析带来偏差，同时也限制了其进一步的应用。因此，确保GRACE(-FO)数据的连续性对于准确分析区域陆地水储量异常至关重要。在此，我们采用基于地理加权的重建方法，预测了GRACE(-FO)任务间隔期间长江流域的水储量变化，并将其准确性与基于区域和基于网格的方法所得结果进行了比较。研究结果表明，在13个测试期内，基于地理加权的方法平均均方根误差为12.24毫米，相关系数为0.94。这些结果优于基于区域和基于网格的方法，凸显了该方法的更高精度。具体而言，基于地理加权方法得到的结果在空间分布上比基于网格的方法更为合理，且其相关系数和均方根误差分别提高了25.15%和33.53%。通过与GLDAS得到的土壤水储量变化对比，发现基于地理加权方法的结果在间隔期和测试期内的准确性都保持一致。此外，该结果与已发表的三种重建结果高度吻合。除了长江下游地区的相关系数相对较低外，其他地区的相关系数均超过0.938。综上所述，这些分析表明，基于地理加权的方法在预测GRACE(-FO)任务间隔期间长江流域的水储量变化方面具有极高的可靠性。