基于TRMM探測的熱帶及副熱帶降水及其光譜信號特征分析.pdf

1、降水可以分為對流降水和層云降水兩種主要雨型。由于熱-動力過程和微物理過程的不同，不同類型降水的潛熱廓線存在著顯著差異；同時，反演降水所需要的雨滴譜信息與降水類型密切相關。因此，針對不同類型的降水進行研究，不僅可以更好地理解降水與熱力、動力過程之間的關系以及降水潛熱對大氣環(huán)流的作用，進而為模式模擬降水提供參考依據(jù)，而且對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的綜合探測結(jié)果，在詳細探討了不

2、同類型降水廓線的基礎上，從季尺度特征出發(fā)，重點分析了熱帶及副熱帶地區(qū)對流降水和層云降水的降水頻次、條件降水強度、雨頂高度、云頂溫度以及垂直結(jié)構(gòu)等降水參數(shù)，并對這些降水參數(shù)的夏季日變化特征進行了探討。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，對流降水所占比例約為20.8％，而“其它”類型降水僅占0.6％。在24種降水類型中，只有16

3、類降水的出現(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，而近地面降水強度卻相反，且陸面降水廓線的季節(jié)變化與洋面相比較強。綜合考慮各類型降水的雷達回波信號及其垂直廓線特征，可以分別將層云降水和對流降水重新定義為四類和兩類，其中T-100～T-130和T-200-T-240分別為“確定型”層云降水和對流降水。此外，“其它”類型降水的垂

4、直廓線顯示出了云砧的特點。
　　 2、對流降水和層云降水氣候特征
　　 對流降水主要分布在熱帶輻合帶、南太平洋輻合帶、亞洲季風區(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)域四季對流降水頻次小于1％。層云降水分布較廣，頻次也相對較高，超過55％的區(qū)域四季層云降水頻次在1％以上，但兩類降水的頻次都體現(xiàn)出了明顯的地域性和季節(jié)變化。對流降水的條件降水強度主要介于6～14mm/h之

5、間，而絕大部分地區(qū)層云降水的條件降水強度在4mm/h以下。對降水廓線的分析表明，層云降水平均雨頂高度多低于9km，而對流降水平均雨頂高度相對較高，可達14km左右。兩類降水的頻次和條件降水強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。由于陸地強迫效應，陸面雨頂高度要高于洋面，但對流降水的陸地強迫作用較層云降水明顯。就季節(jié)變化來說，對流降水雨頂高度的季節(jié)差異要比層云降水明顯，但無論對流降水，還是層云降水，季節(jié)變化都是陸面強于洋面，高緯強于低緯。對不同雨頂高度對應的降水廓線分析表明，相同的雨頂高度，洋面近地面降水強度要大于陸面。對流降水近地面降水強度要大于層云降水，這

7、與二者形成過程中的熱-動力、微物理過程存在一定的關系。雨頂高度越高，降水廓線的層狀結(jié)構(gòu)越明顯。此外，統(tǒng)計還表明，對流降水和層云降水雨頂高度與條件降水強度均存在明顯的二次函數(shù)關系。
　　 4、降水云云頂溫度季尺度特征
　　 在主要的降水區(qū)，對流降水云和層狀降水云的云項溫度(VIRS10.8μm通道亮溫)多在250K以下。云頂溫度低于230K的對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。無論對流降水云，還是層狀降水云，云項溫度越低，相應的條件降水強度也都越大，二者之間存在明顯的負相關，且對流降水云的相關性要好于層狀降水云。進一步的分析表明，條件降水強度與云頂溫度之間存在自然指數(shù)函數(shù)關系。對不同云頂溫度下對流降水和層云降水廓線的分析表明，云項溫度越低，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

9、流降水和層云降水的雨頂高度要略高于洋面，但近地表降水強度卻相反。
　　 5、夏季降水日變化特征
　　 陸面對流降水多發(fā)生在午后，而洋面對流降水則多出現(xiàn)在夜間。陸面對流降水條件降水強度峰值時間最大概率密度仍出現(xiàn)在午后，洋面則出現(xiàn)在上午。陸面對流降水雨頂高度峰值時間與相應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點之間。層云降水參數(shù)的日變化與對流降水相似，但存在一些差異，如各時段見的概率密度差異更小。

10、對典型區(qū)域降水參數(shù)日變化的研究表明，雨頂高度與相應降水云云項溫度日變化存在較好的對應關系，但由于探測儀器的不同，云項溫度較雨頂高度稍有延遲。降水頻次和條件降水強度并不存在很好的一致性，這與地面雨量計觀測結(jié)果存在一定的差異，但原因需要做進一步的研究。對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)的日變化要強于洋面。對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度的日變化上。對流降水廓線顯示，雨頂高度和近地表降水強