CIDR 插值：基于增强 SSA 的 GRACE(-FO) TWSA 降尺度数据连续性恢复框架
地球物理
2025-04-14 v1
摘要
来自重力回收与气候实验（GRACE）及其后继任务（GRACE-FO）的全球总水存储异常（TWSA）产品对水文学研究和水资源管理至关重要。然而，持续的数据缺口阻碍了其在长期水循环监测中的应用。我们提出了一种基于相关性的迭代分解-恢复（CIDR）插值方法，以解决常规奇异性态分析（SSA）方法的双重局限：由不良迭代策略导致的不稳定性以及因降噪不足而导致的精度下降。CIDR 通过两种关键方式解决上述问题：(i) 基于相关性的迭代停止规则确保方法的整体一致性；(ii) 通过分解-恢复框架实现分量特定的插值，并通过优化降噪。采用 0.5° 降尺度 GRACE(-FO) TWSA 数据集，并人工制造缺口以复制任务内和任务间情景，以评估方法性能。结果表明，相对于 SSA 方法，在任务内缺口情景下，全球平均相对均方根（rRMS）和纳什-沙特克利夫效率（NSE）分别提高了 17.5% 和 42.6%；在任务间缺口插值情景下，分别提高了 18.6% 和 27.6%。此外，CIDR 方法在全球流域内也显著优于 SSA 方法，流域面积加权平均 rRMS 分别提高了 20.3% 和 20%。该研究旨在为满足水文学和气候研究对高空间分辨率和长期连续 TWSA 产品的双重需求提供一种先进的缺口填充方法，该方法对其他水文学和测地时间序列普遍适用。
关键词
引用
@article{arxiv.2504.08454,
title = {CIDR interpolation: an enhanced SSA-based temporal filling framework for restoring continuity in downscaled GRACE(-FO) TWSA products},
author = {Yu Gao and Wenyuan Zhang and Junyang Gou and Shubi Zhang and Yang Liu and Benedikt Soja},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.08454},
year = {2025}
}