青藏高原降水强度-历时-频率曲线数据集：应对极端降水挑战的新工具🌧️
青藏高原（QTP）是一个频繁遭受毁灭性暴雨灾害的高山区域，其自然灾害的发生往往与极端降水特征密切相关。因此，制定降水强度-历时-频率（IDF）曲线是估算极端降水特征的重要工具。Zhihui Ren等人通过引入青藏高原降水强度-历时-频率曲线（QTPPIDFC）数据集，首次为该区域提供了格点化的极端降水估算工具。
《Scientific Data》，是《Nature》旗下的一本开放获取（Open Access）的学术期刊，专注于发表高质量的数据描述性文章（Data Descriptors）。这些文章旨在提供详细的科学数据集和其产生、处理的背景信息，以促进数据的共享和重用。该期刊的主要目的是提高科学数据的透明度和可重复性，支持开放科学和数据共享的理念。
英文题目：A dataset of gridded precipitation intensity-duration-frequency curves in Qinghai-Tibet Plateau
中文译名：青藏高原降水强度-历时-频率曲线格点数据集
发布时间：2025年1月2日
发表期刊：Scientific data
第一作者：Zhihui Ren et al
第一单位：中科院地理所
DOI：10.1038/s41597-024-04362-1
QTPPIDFC数据集：青藏高原的极端降水工具
该数据集是青藏高原区域首个格点化的降水强度-历时-频率曲线数据集，专为估算极端降水特征而设计，具有极高的应用价值。数据集提供了1小时、2小时、3小时、6小时、12小时、24小时不同历时的降水强度和5年、10年、20年、50年、100年不同返回期的降水数据，空间分辨率为1/30°。🌍💧
数据生成方法：基于极值分布与主成分分析
为确保数据集的精确性，研究团队选择了广义极值分布对203个气象站的年最大降水样本进行拟合，进而估算每个站点的IDF曲线。通过主成分分析，研究发现青藏高原的IDF曲线具有明显的东南-西北空间分布模式，第一主成分解释了96%的方差。📊📈
空间插值：利用随机森林模型估算格点化IDF曲线
数据集通过随机森林模型结合地理和气候变量进行空间插值，成功地生成了格点化的IDF曲线。这为青藏高原区域的水文气象风险管理和工程设计提供了可靠的支持。🔍🌧️
极端降水的时空特征
该数据集提供了青藏高原区域极端降水的时空特征，包括不同历时和返回期下的降水强度。数据揭示了青藏高原降水强度的空间差异，特别是在降水时长和频率上，展现出青藏高原的降水模式特有的规律性。🌧️🗺️
空间分布模式
通过主成分分析，研究发现青藏高原的降水强度和频率呈现出东南至西北的空间分布趋势，这与该区域的地理环境和气候条件密切相关。📏🏔️
广泛的应用前景
QTPPIDFC数据集具有广泛的应用前景，尤其是在水文气象风险管理、水力水文工程设计等领域。其高分辨率的空间数据和多种返回期的降水估算结果，可以为未来的极端降水事件预测和灾害防治提供坚实的基础。📐🔧
🔑 数据可用性
该数据集已经公开发布，并可以通过国家青藏高原数据中心获取：QTPPIDFC 数据集。数据集包含两个.txt文件，分别提供了1小时、2小时、3小时、6小时、12小时、24小时不同历时的降水均值及变异系数（Cv），以及每个格点的经纬度信息。
https://doi.org/10.11888/Atmos.tpdc.301308
该研究为青藏高原的极端降水估算提供了首个高分辨率、格点化的IDF曲线数据集，填补了该地区在极端气候研究中的空白。通过广泛的应用，QTPPIDFC数据集不仅为青藏高原地区的灾害预防和工程设计提供了宝贵数据，也为全球其他高山区域的降水风险评估提供了借鉴。随着气候变化带来的极端天气增多，类似数据集将成为应对未来自然灾害的关键工具。
图1. 本研究中生成QTPPIDFC数据集的工作流程。
图2. 青藏高原及本研究所用203个气象站位置(a)及平均值统计特征(b)。
图3. 零假设的拒绝率。
图4. 6个概率分布对AM降水数据样本拟合结果的NRMSE。
图5. 203个站点百年一遇降水IDF曲线估算图(a)，颜色代表不同位置的站点(b)。
图6. 使用PCA方法从所有现场降水IDF曲线中提取的八个主成分的解释方差比(a)以及PC1(b)和PC2(c)的空间模式。
图7. RFR模型评估的变量重要性，用于解释PC1和PC2。
图8. MLR、SVR、RFR模型中使用不同个数的顶级变量对PC1进行归一化建模的结果(a)和PC2进行归一化建模的结果(b);RFR模型中使用前两个变量对PC1进行归一化建模的结果(c)和PC2进行归一化建模的结果(d)。
图9. 使用具有顶级变量的回归PC1进行IDF重建的准确度。
图10. 估算格点小时降水强度均值的空间分布(a)和日降水强度均值的空间分布(b)。
图11. 使用不同变量进行留一法验证后，标准化 PC1(a)和标准化PC2(b)的建模结果。
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