基于TRMM探測(cè)的熱帶及副熱帶降水及其光譜信號(hào)特征分析.pdf

1、降水可以分為對(duì)流降水和層云降水兩種主要雨型。由于熱-動(dòng)力過(guò)程和微物理過(guò)程的不同，不同類(lèi)型降水的潛熱廓線存在著顯著差異；同時(shí)，反演降水所需要的雨滴譜信息與降水類(lèi)型密切相關(guān)。因此，針對(duì)不同類(lèi)型的降水進(jìn)行研究，不僅可以更好地理解降水與熱力、動(dòng)力過(guò)程之間的關(guān)系以及降水潛熱對(duì)大氣環(huán)流的作用，進(jìn)而為模式模擬降水提供參考依據(jù)，而且對(duì)改善降水反演算法也有很大的幫助?；诖?，本文利用1998～2007年TRMMPR和VIRS的綜合探測(cè)結(jié)果，在詳細(xì)探討了不

2、同類(lèi)型降水廓線的基礎(chǔ)上，從季尺度特征出發(fā)，重點(diǎn)分析了熱帶及副熱帶地區(qū)對(duì)流降水和層云降水的降水頻次、條件降水強(qiáng)度、雨頂高度、云頂溫度以及垂直結(jié)構(gòu)等降水參數(shù)，并對(duì)這些降水參數(shù)的夏季日變化特征進(jìn)行了探討。主要結(jié)論總結(jié)如下：
　　 1、降水廓線特征
　　 在PR2A25_V61998～2007年所有的降水樣本中，層云降水占78.6％左右，對(duì)流降水所占比例約為20.8％，而“其它”類(lèi)型降水僅占0.6％。在24種降水類(lèi)型中，只有16

3、類(lèi)降水的出現(xiàn)頻率大于0.1％，且降水頻率的空間分布具有明顯的海陸差異。對(duì)降水廓線的分析表明，熱帶地區(qū)多年季平均降水廓線的季節(jié)變化最小。陸面降水的雨頂高度較洋面偏高，而近地面降水強(qiáng)度卻相反，且陸面降水廓線的季節(jié)變化與洋面相比較強(qiáng)。綜合考慮各類(lèi)型降水的雷達(dá)回波信號(hào)及其垂直廓線特征，可以分別將層云降水和對(duì)流降水重新定義為四類(lèi)和兩類(lèi)，其中T-100～T-130和T-200-T-240分別為“確定型”層云降水和對(duì)流降水。此外，“其它”類(lèi)型降水的垂

4、直廓線顯示出了云砧的特點(diǎn)。
　　 2、對(duì)流降水和層云降水氣候特征
　　 對(duì)流降水主要分布在熱帶輻合帶、南太平洋輻合帶、亞洲季風(fēng)區(qū)、南美至中美以及熱帶非洲等區(qū)域，其頻次多介于1～2％之間。但總體上，熱帶及副熱帶85％以上區(qū)域四季對(duì)流降水頻次小于1％。層云降水分布較廣，頻次也相對(duì)較高，超過(guò)55％的區(qū)域四季層云降水頻次在1％以上，但兩類(lèi)降水的頻次都體現(xiàn)出了明顯的地域性和季節(jié)變化。對(duì)流降水的條件降水強(qiáng)度主要介于6～14mm/h之

5、間，而絕大部分地區(qū)層云降水的條件降水強(qiáng)度在4mm/h以下。對(duì)降水廓線的分析表明，層云降水平均雨頂高度多低于9km，而對(duì)流降水平均雨頂高度相對(duì)較高，可達(dá)14km左右。兩類(lèi)降水的頻次和條件降水強(qiáng)度都是洋面大于陸地，雨頂高度卻相反，三者均存在顯著的海陸差異。降水垂直結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化體現(xiàn)在雨頂高度和近地表降水強(qiáng)度兩方面，且高緯度地區(qū)的季節(jié)變化較低緯度帶劇烈。此外，由于洋面下墊面較陸地穩(wěn)定，故洋面兩類(lèi)降水的季節(jié)變化較陸地偏弱。
　　 3、雨

6、頂高度季尺度特征
　　 對(duì)流降水雨頂高度明顯高于層云降水，且層云降水雨頂高度的空間分布更加均勻。由于陸地強(qiáng)迫效應(yīng)，陸面雨頂高度要高于洋面，但對(duì)流降水的陸地強(qiáng)迫作用較層云降水明顯。就季節(jié)變化來(lái)說(shuō)，對(duì)流降水雨頂高度的季節(jié)差異要比層云降水明顯，但無(wú)論對(duì)流降水，還是層云降水，季節(jié)變化都是陸面強(qiáng)于洋面，高緯強(qiáng)于低緯。對(duì)不同雨頂高度對(duì)應(yīng)的降水廓線分析表明，相同的雨頂高度，洋面近地面降水強(qiáng)度要大于陸面。對(duì)流降水近地面降水強(qiáng)度要大于層云降水，這

7、與二者形成過(guò)程中的熱-動(dòng)力、微物理過(guò)程存在一定的關(guān)系。雨頂高度越高，降水廓線的層狀結(jié)構(gòu)越明顯。此外，統(tǒng)計(jì)還表明，對(duì)流降水和層云降水雨頂高度與條件降水強(qiáng)度均存在明顯的二次函數(shù)關(guān)系。
　　 4、降水云云頂溫度季尺度特征
　　 在主要的降水區(qū)，對(duì)流降水云和層狀降水云的云項(xiàng)溫度(VIRS10.8μm通道亮溫)多在250K以下。云頂溫度低于230K的對(duì)流降水云和層狀降水云都主要分布于陸面，而云頂溫度高于270K的低云則主要出現(xiàn)在洋

8、面，體現(xiàn)出了顯著的海陸差異。此外，對(duì)流降水云和層狀降水云的云頂溫度還具有明顯的季節(jié)變化特征。無(wú)論對(duì)流降水云，還是層狀降水云，云項(xiàng)溫度越低，相應(yīng)的條件降水強(qiáng)度也都越大，二者之間存在明顯的負(fù)相關(guān)，且對(duì)流降水云的相關(guān)性要好于層狀降水云。進(jìn)一步的分析表明，條件降水強(qiáng)度與云頂溫度之間存在自然指數(shù)函數(shù)關(guān)系。對(duì)不同云頂溫度下對(duì)流降水和層云降水廓線的分析表明，云項(xiàng)溫度越低，降水廓線呈現(xiàn)的層狀結(jié)構(gòu)越明顯，且海陸差異也更加顯著。此外，相同的云頂溫度，陸面對(duì)

9、流降水和層云降水的雨頂高度要略高于洋面，但近地表降水強(qiáng)度卻相反。
　　 5、夏季降水日變化特征
　　 陸面對(duì)流降水多發(fā)生在午后，而洋面對(duì)流降水則多出現(xiàn)在夜間。陸面對(duì)流降水條件降水強(qiáng)度峰值時(shí)間最大概率密度仍出現(xiàn)在午后，洋面則出現(xiàn)在上午。陸面對(duì)流降水雨頂高度峰值時(shí)間與相應(yīng)降水云云頂溫度低值都主要出現(xiàn)在午后至傍晚，洋面主要集中在23～10點(diǎn)之間。層云降水參數(shù)的日變化與對(duì)流降水相似，但存在一些差異，如各時(shí)段見(jiàn)的概率密度差異更小。

10、對(duì)典型區(qū)域降水參數(shù)日變化的研究表明，雨頂高度與相應(yīng)降水云云項(xiàng)溫度日變化存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但由于探測(cè)儀器的不同，云項(xiàng)溫度較雨頂高度稍有延遲。降水頻次和條件降水強(qiáng)度并不存在很好的一致性，這與地面雨量計(jì)觀測(cè)結(jié)果存在一定的差異，但原因需要做進(jìn)一步的研究。對(duì)比分析陸面和洋面降水參數(shù)日變化發(fā)現(xiàn)，陸面降水參數(shù)的日變化要強(qiáng)于洋面。對(duì)流降水和層云降水垂直廓線的日變化都主要體現(xiàn)在雨頂高度和近地表降水強(qiáng)度的日變化上。對(duì)流降水廓線顯示，雨頂高度和近地表降水強(qiáng)