TRMM衛(wèi)星對(duì)東亞地區(qū)深對(duì)流云的觀測(cè)研究

摘要利用TRMM衛(wèi)星的星載儀器的長(zhǎng)期觀測(cè)，通過(guò)1998～2005年3～8月的雷達(dá)最大回波高度資料的研究，對(duì)比其閃電和亮溫資料，對(duì)東亞的深對(duì)流云進(jìn)行研究。結(jié)果表明，深對(duì)流云主要分布在我國(guó)的華東和華南地區(qū)，這2個(gè)地區(qū)3～8月深對(duì)流云的發(fā)展呈愈強(qiáng)的趨勢(shì)，其影響的范圍也愈大，盛夏深對(duì)流云的發(fā)展最為旺盛，6月以后副熱帶高壓對(duì)東亞對(duì)流云的發(fā)展有很大的影響，強(qiáng)烈的下沉氣流抑制著對(duì)流的發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致在6月份以后的深對(duì)流云發(fā)展不算旺盛，7月以后副熱帶高壓繼續(xù)西伸，中心向內(nèi)陸發(fā)展，東亞高空轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，不時(shí)有冷平流，地面溫度較高，層結(jié)不穩(wěn)定程度加大，導(dǎo)致對(duì)流發(fā)生的強(qiáng)度增加；入夏以后深對(duì)流云的發(fā)展變得活躍可能是由于切變線伴隨弱冷空氣將自西北向東南橫掃華東地區(qū)，造成深對(duì)流云的發(fā)展得到加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞TRMM；深對(duì)流云；閃電；亮溫；東亞地區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)S163文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）01-00185-02

作者簡(jiǎn)介孫良鑫（1988- ），男，江蘇鹽城人，助理工程師，從事對(duì)流天氣研究，Email：329624458@qq.com。

收稿日期20131126深對(duì)流云在熱量傳輸、熱帶對(duì)流層和同溫層的水汽交換扮演著很重要的角色。Houze等通過(guò)雷達(dá)回波在10 km以上的深對(duì)流云的觀測(cè)，研究了喜馬拉雅山地區(qū)的深對(duì)流云的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制[1]。由于東亞地區(qū)夏季受副熱帶高壓的影響，深對(duì)流云的發(fā)展也受到了影響，黃勇等對(duì)安徽地區(qū)副熱帶高壓控制下的對(duì)流研究表明，受副高控制后深對(duì)流云的發(fā)展被抑制，多數(shù)會(huì)消亡[2]。對(duì)于深對(duì)流云的觀測(cè)和研究全球各地使用著不同的觀測(cè)手段，其中包括地面雷達(dá)的觀測(cè)和人造衛(wèi)星星載雷達(dá)的觀測(cè)。1997年11月27日發(fā)射的熱帶測(cè)雨衛(wèi)星（TRMM）是第1顆搭載降水雷達(dá)（PR）的氣象衛(wèi)星，同時(shí)還攜帶TRMM微波圖像儀（TMI）和可見(jiàn)光/紅外掃描儀（VIRs）[3]。在衛(wèi)星上加載雷達(dá)，運(yùn)用各種觀測(cè)雷達(dá)使人們能更好地研究地球大氣。TRMM的應(yīng)用方便了對(duì)深對(duì)流云的觀測(cè)和研究。筆者主要是通過(guò)TRMM衛(wèi)星的星載儀器在1998～2005年3～8月的各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)東亞地區(qū)深對(duì)流云進(jìn)行觀測(cè)研究，探討深對(duì)流云發(fā)生和發(fā)展機(jī)制。

1資料與方法

TRMM是一顆非太陽(yáng)同步極軌衛(wèi)星，飛行高度350 km（2001年8月7日后改為400 km），軌道傾角約35°，探測(cè)范圍38°S～38°N，環(huán)繞地球一周的時(shí)間約為96 min[2]，其所搭載的探測(cè)器有雨雷達(dá)（PR）、微波成像儀（TMI），可見(jiàn)光、紅外掃描儀（VIRS），云和地球輻射能量測(cè)量系統(tǒng)（CERES），閃電成像感應(yīng)器（LIS）。筆者主要是通過(guò)TRMM衛(wèi)星所搭載的微波成像儀（TMI）和閃電成像感應(yīng)器（LIS）在1998～2005年3～8月的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)東亞地區(qū)深對(duì)流云進(jìn)行觀測(cè)研究，其中，TMI資料主要選取回波頂高和85.5GHZ微波信號(hào)通道下所得到的極化修正亮溫（PCT85）進(jìn)行分析；LIS資料中包括閃電位置（經(jīng)度和緯度）、閃電輻射能、閃電持續(xù)時(shí)間、閃電族和閃電次數(shù)，在此主要選取閃電發(fā)生次數(shù)，運(yùn)用sufer軟件作圖，得出閃電的地域和時(shí)間差異，并分析其原因。

2結(jié)果與分析

2.1深對(duì)流云的空間分布特征從1998～2005年3～8月40 dBz最大雷達(dá)回波高度在8 km以上的深對(duì)流云空間分布（圖1）可以看出，深對(duì)流云分布呈陸地大于洋面、沿海大于內(nèi)陸、低緯大于高緯的特征；在我國(guó)的華東和東南這2個(gè)區(qū)域的對(duì)流云的發(fā)展和分布密度遠(yuǎn)大于其他區(qū)域，入夏以后深對(duì)流云的發(fā)展變得活躍可能是由于切變線伴隨弱冷空氣將自西北向東南橫掃華東地區(qū)，造成深對(duì)流云的發(fā)展得到加強(qiáng)。

2.3.1閃電活動(dòng)。

2.3.1.1季節(jié)變化。TRMM衛(wèi)星搭載的LIS閃電探測(cè)儀采用光學(xué)方法探測(cè)閃電，由電耦合裝置（CCD）陣列和實(shí)時(shí)資料處理單元2個(gè)主要系統(tǒng)組成[4]。從東亞地區(qū)LIS所觀測(cè)的閃電1998～2005年3～8月的月際變化（圖3）可以看出，閃電的季節(jié)性分布比較明顯，盛夏季節(jié)是閃電出現(xiàn)的主要季節(jié)，8月的閃電發(fā)生次數(shù)最多，從4月開(kāi)始閃電的活動(dòng)發(fā)展就很活躍，6～7月閃電次數(shù)有所下降，這可能是由于受副熱帶高壓控制，深對(duì)流云的發(fā)展受到抑制；8月閃電次數(shù)創(chuàng)年內(nèi)最高，這是因?yàn)榇藭r(shí)副熱帶高壓繼續(xù)西伸，中心向內(nèi)陸發(fā)展，東亞高空轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，不時(shí)有冷平流，地面溫度較高，層結(jié)不穩(wěn)定程度加大，導(dǎo)致對(duì)流發(fā)生強(qiáng)度增加[4]。

2.3.2亮溫。TMI是一個(gè)5頻率9通道微波輻射計(jì)，5頻率分別為10.7、19.4、21.3、37.0和85.5 GHz，除其中21.3 GHz僅為V極化外，其余頻率均為雙極化[3]。這里主要研究的是1998～2005年3～8月份TMI觀測(cè)數(shù)據(jù)下85.5 GHZ頻率所觀測(cè)的亮溫。從1998～2005年3～8月修正后的85.5 GHZ下的極化修正亮溫（PCT85）季節(jié)變化（圖5a）可以看出，3月份的PCT85最大，8月的PCT85最??；在6月由于受到副熱帶高壓的控制，強(qiáng)烈的下沉氣流抑制著對(duì)流的發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致在6月份的PCT85有所上升，7月以后副熱帶高壓繼續(xù)西伸，中心向內(nèi)陸發(fā)展，東亞高空轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，不時(shí)有冷平流，導(dǎo)致7月以后云頂亮溫的降低。由1998～2005年3～8月的PCT85在各亮溫區(qū)間上的分布天數(shù)（圖5b）可見(jiàn)，亮溫的分布主要集中150～200 K，大于250 K的深對(duì)流云分布天數(shù)極少，深對(duì)流云的發(fā)展特別旺盛的50～100 K區(qū)間內(nèi)的發(fā)生天數(shù)也很少，說(shuō)明3～8月深對(duì)流云的PCT85主要集中在150～200 K，其對(duì)流云的發(fā)展比較旺盛。