降水特征信息的星载遥感和统计分析

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xfchen113001
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在大气遥感中,卫星在对灾害性天气的监测和研究方面发挥着得天独厚的优势,其探测通道丰富,可以反演获得多种天气要素的特征信息。特别是在地面气象资料缺乏、人烟稀少的地区以及广阔无垠的海洋上空,卫星资料是唯一能进行预报的依据。AIRS红外探测器,光谱覆盖2378个通道,它获得的多波段数据不仅反映了大气中的水汽廓线、地表温度、云顶高度及温度等特征信息,还提供了甲烷的特征信息。TRMM卫星上载有测雨雷达(PR)、微波成像仪(TMI)、可见光与红外扫描仪(VIRS)等探测器,它自发射以来为气象工作者提供了大量降水特征信息的气象数据。本文主要是利用星载遥感资料做了两方面的工作。第一方面,为了探讨大气中的甲烷信息是否影响大气的温度结构并进而影响降水,利用AIRS星载遥感资料获得的大气中的甲烷特征信息,并结合地面自动气象站的资料,探索性地研究了陆地上空大气中的甲烷含量与暴雨的关系,初步得出以下结论:1.四川地区,由于其地形的特殊性,造成了该地区甲烷值差异比较明显,经向上差异大,该地区大气结构在暴雨期间一直处于不稳定的状态,或与甲烷值的空间分布对大气要素的影响有一定相关性。这在一定程度上有助于理解四川暴雨频发的原因及其复杂的形成机理。2.在晴好天气,甲烷主要是累积的过程,但是这其中也会有消耗,所以其局地的含量基本是不会有太大变化,仅仅表现为是在一个正常值附近的较小范围内的波动。3.甲烷含量存在着显著变化的情况,与降水实况进行对比分析,发现其有显著相关性。为了研究海上对流性降水的特征信息,本文第二方面,首先利用了TRMM卫星获得的降水观测资料,对南海海域上空的四个不同季节发生的中尺度对流系统个例,进行了降雨谱分析、水平结构分析、垂直结构等特征信息的分析,得出以下结论:1.南海海域上空四个季节MCS系统的对流性降雨都要比层云降雨的雨强大得多,至少在3倍以上,且对流性降水平均降雨率都在6mm/h以上。2.MCS系统中的对流性降雨的雨谱较层云降水宽,对流性雨谱基本分布在1-40mm/h的范围内,而层云降水雨谱基本就是在1-20mm/h范围,并且,对流性降雨的贡献率要比层云降雨的贡献率大得多。3.强回波中心位于2-5km的高度处,均可达到35dBZ及以上,大部分回波顶高也基本就在8km左右。同时,还利用TRMM收集的2004-2013年这十年之间南海海域上空中尺度对流系统的降水观测资料,对其特征信息作了相关统计分析,得出以下结论:1.南海海上夏秋两季对流性系统旺盛,冬春两季较弱。2.中尺度对流系统的最小PCT85亮温基本分布在100-250K范围内。最小PCT85亮温累积概率达到50%时,对应的最小PCT85亮温阈值大致在194K附近,不同季节,差异不大。3.MCS系统中最小云顶亮温发生区间主要在180-210K范围内。最小云顶亮温值出现的最大概率在190K附近,MCS系统发生时,最小云顶亮温累积概率达到50%时,对应的阈值为196K附近。4.20dBZ的最大回波顶高出现概率较大的就分布在9-12km高度处。20dBZ回波最大高度的累积发生概率达到50%时,对应阈值为11km附近;30dBZ回波的最大高度概率峰值区分布在6-8km,其回波最大高度累积概率达到50%的阈值为7.8km附近;40dBZ回波最大高度累积概率达到50%时,对应的高度大约在5km。5.最小PCT85亮温和20dBZ的最大回波顶高(MaxHt20)、30dBZ的最大回波顶高(MaxHt30)、40dBZ的最大回波顶高(MaxHt40)之间存在较好的相关性。
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