摘要
降水和蒸发是全球水文循环中的关键过程，更是导致干旱、洪涝等自然灾害的直接因素，高时空分辨率降水和蒸散发数据集获取，对地区干旱精准监测及识别至关重要。本研究基于内蒙古自治区近20年气象站点的降水、气压、气温、日照和风速风向等气象数据，采用相关系数（CC），相对偏差（RB），均方根误差（RMSE），检测率（POD），误报率（FAR）和关键成功指数（CSI）等精度评价方法，分别对热带降雨测量任务（TRMM）的多卫星降水分析（TRMA）及最新的全球降水测量计划（GPM）的多卫星检索（IMERG）降水分析产品、全球陆地蒸散阿姆斯特丹模型（GLEAM）潜在蒸散量（PET）V3.5a的Ep产品和全球陆地表面每小时潜在蒸散量数据集（hPET）的精度进行了对比评估，遴选出精度最高的降水和蒸散发产品，并探究其在干旱监测应用中的性能，主要研究结论如下： （1）在日尺度上，IMERG的相关性（CC=0.71）和降水捕捉的准确率（POD=0.76）比TMPA（CC=0.55；POD=0.55）分别提高了16%和21%，IMERG（平均RB=9%）的算法改进同时也大大减轻了TMPA（平均RB=14%）对复杂地形降水的高估。在月和年尺度上，IMERG的CC（月：0.94；年：0.92）比TMPA（月：0.91；年0.84）分别提高了3%和8%，与此同时RMSE分别减少了2.5和30.5。在复杂地形地貌的影响下，高海拔沙漠区卫星降水的相关性最低，对降水事件有严重的误测和高估。IMERG改善了TMPA在冬季对降雪的严重高估，但相关性仍旧最差。总体而言，IMERG检测复杂地形地貌地区降水和季风降水的能力优于TMPA，并且显著提高了在不同强度下降水的准确性。 （2）在年尺度PET的精度评估中，hPET的相关性（CC=0.81）远远高于GLEAM（CC=0.31），并且hPET与参考PET的RB（GLEAM：-43.60%；hPET：6.09%）和RMSE（GLEAM：423.4；hPET：125.8）更小。在月尺度和日尺度上，GLEAM（月：0.90；日：0.89）和hPET（月：0.95；日：0.95）的CC比年尺度有所提升，同样hPET（月RB：6.09%；日RB：7.20%）显示出与参考PET更高的一致性（GLEAM:月RB：-45.4%；日RB：-45.4%）。与此同时，hPET在季节分析中精度更高，其中春季CC（0.92）最高，而GLEAM在季节分析中一致性较差，其中夏季的CC（0.48）最低。基于Priestley-Taylor算法的GLEAM受地表覆盖类型的影响较大，普遍低估高纬度荒漠区域的PET，不能准确表征其空间分布。而基于Penman-Monteith算法的hPET可更好估计内蒙古西部沙漠区域的PET，并很好地模拟参考PET的空间变化。总体而言，高时空分辨率的潜在蒸散量产品hPET可准确表征内蒙古自治区域内蒸散发的时空变化特征。 （3）基于IMERG-F和hPET估算的标准化降水蒸散指数（SPEI）精度随着计算时间尺度的增加而降低，1个月时间尺度（CC=0.87）的SPEI一致性最高。在空间上，干旱事件的POD从东到西逐渐降低，在呼伦贝尔市的表现明显优于阿拉善盟和巴彦淖尔市。SPEI能够很好地捕捉四个典型干旱事件（2007年内蒙古东部地区夏季干旱事件，2009年内蒙古东北部地区春季干旱事件，2011年内蒙古中西部地区夏季干旱事件和2017年内蒙古东部地区春夏连旱事件）的空间特征和时间变化。基于干旱事件并结合干旱趋势性分析可知，内蒙古在春季和夏季干旱事件发生的频率较高，夏季在东部区域易发生重度干旱事件，春季干旱呈现显著加重的趋势，东北部地区干旱整体上则有显著的减弱趋势，大部分区域处于正常波动状态。
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