热带中东太平洋SST异常升高对被动微波反演降水的影响
摘要
本研究综合热带降水测量卫星(TRMM)的测雨雷达(PR)和微波辐射计(TMI)探测资料、并结合微波辐射传输模式讨论了热带中、东太平洋地区SST异常升高所致降水垂直结构的变化在微波发射信号和散射信号上的响应,进而研究了其对卫星微波反演降水的影响.TMI的实际观测和微波辐射传输模式计算结果一致表明:热带中、东太平洋降水结构特征的变化在微波发射信号上有非常明显的响应,对于具有相同地表降水率的降水系统,由于气柱中液态水含量的增加,其所对应的微波发射信号(10.7、19.4、21.3Ghz微波亮温)在SST异常升高期间明显高于常年的同期值.而对微波散射信号(37.0、85.5GHz微波亮温)而言,这种差异却不明显,这说明,当SST异常升高时,热带中、东太平洋降水系统很可能含有大量被强烈的上升气流带到冻结层高度以上的液态水粒子,这部分粒子虽然在PR探测的降水廓线中有明显的体现,但是对微波高频信号的散射效应并不显著增强.由于液态水含量越大,其对19.4GHz亮温极化差(PD19)的消除作用越强,所以,对具有相同地表降水率的降水系统而言,在SST异常升高期间,TMI所观测的PD19比常年同期低.如果在基于发射信号的被动式微波反演降水算法不考虑这种变化,则算法必然会高估此期间的热带中、东太平洋降水.利用LiuandCurry(1992)的算法为例,发现这种误差最高可以达到约50%.基于上述结果,我们发展了一种减小这种SST异常升高所致微波反演降水误差的定量经验公式,并对其效果进行了检验.结果表明,修正后的反演结果精度明显提高,反演结果与实际观测结果的相关性由修正前的0.84提高到0.94,而误差(标准差)却减小了约0.6mm/h,平均降水率的误差由原先的~3.08mm/h减小为~0.01mm/h.