TRMMPR的弱降水观测评估

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搭载在TRMM卫星上的测雨雷达(PR),其工作在13.8-GHz(Ku波段),能够覆盖热带和副热带大部分地区,是第一台能够探测三维降水信息的星载主动微波传感器,推动了中到强降水的各方面研究。然而,测雨雷达的灵敏度较低,其最小可探测信号大约是17dBZ(相当于大约0.5mm/h的降水率),故它在探测和量化弱降水方面有着固有的劣势。评估PR弱降水的观测对于获得精确的降水频次、降水强度信息,以及了解潜热释放和水循环过程具有重要作用。本文利用4.5年(2006-2010年)CPR和PR的融合资料2D-CloudSat-TRMM中的雷达反射率数据,以CPR为参照工具,对PR弱降水探测性能进行评估,量化了38°S到38°N海洋及陆地区域范围内TRMM PR所丢失的弱降水(包括降雨和降雪)的出现个数百分比及对于总降水量的贡献率。  首先,通过个例分析,对两大类降水类型,即层云降水和对流降水,以及对暖云降水和青藏高原地区降雨和降雪的PR和CPR的雷达回波、近地表降水率的特点进行了比较分析。研究表明,在近地表区域PR对于对流的降水观测性能好于层云,然而不论是对流还是层云降水,PR均会丢掉大部分冻结层以上的冰相态降水样本。另外,PR通常探测不到粒子半径较小,对应雷达反射率因子较小的暖云降水的出现。同时,PR对于识别降雪的出现也具有明显的劣势。  其次,本文对PR所能覆盖的区域的所有数据进行了统计,确定了PR所丢的弱降水像素。计算结果表明PR在近地表2km处,PR丢了大约68%的降水出现像素。垂直分布表明,在3km以上,PR所丢的降水出现像素占总降水像素的百分比随着高度的升高而增加,在10km高度左右,PR几乎已经探测不到任何降水像素,表明PR对于探测降水云上层区域的冰粒子具有明显的缺陷。水平分布表明PR所丢弱降水具有明显的区域差异。同时,研究结果显示PR会明显地低估降雪,同时对于孤立且降水强度较小的降水观测性能较差。  最后分析了PR所丢失的近地表降水对于总降水量的贡献率。研究结果表明,尽管PR丢了近地表68%弱降水样本,但这部分弱降水对于总降水的贡献率有限,不到2%。然而,在部分PR丢弱降水的频发区,PR所丢的降水对于总降水量的贡献率可达40%,说明弱降水对于局部区域降水量依然有着重要的意义。
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