衛(wèi)星資料的測(cè)雨產(chǎn)品在沈陽(yáng)地區(qū)的適用性

李典　崔景琳　張治

摘 要：利用2009—2011年夏季TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission，TRMM）衛(wèi)星的3B42測(cè)雨產(chǎn)品資料，與沈陽(yáng)地區(qū)的降水事件進(jìn)行對(duì)比，分析TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水產(chǎn)品與沈陽(yáng)國(guó)家觀測(cè)站（區(qū)站號(hào)：54342）氣象資料之間的差異，探討TRMM衛(wèi)星在沈陽(yáng)的探測(cè)能力。結(jié)果表明：（1）TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水量級(jí)偏小，降水事件的變化趨勢(shì)存在明顯差異；（2）6—7月TRMM衛(wèi)星的探測(cè)結(jié)果能夠揭示沈陽(yáng)地區(qū)降水量的變化特征，但在7—8月存在誤差；（3）對(duì)小雨探測(cè)的TS評(píng)分在0.35～0.45之間，但對(duì)小雨以上量級(jí)的探測(cè)能力存在明顯不足。

關(guān)鍵詞：TRMM衛(wèi)星；測(cè)雨產(chǎn)品；降水事件；TS評(píng)分

中圖分類號(hào) P416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）02-0106-02

TRMM衛(wèi)星是由美國(guó)國(guó)家宇航局 （National Aeronautical and Space Administration，NASA）和日本國(guó)家空間發(fā)展局（National Space Development Agency，NSDA）聯(lián)合研制的用于測(cè)量熱帶和副熱帶地區(qū)降水和能量分布的極軌衛(wèi)星，其目的是觀測(cè)和研究降水天氣過(guò)程。TRMM衛(wèi)星各系列資料被廣泛應(yīng)用到眾多研究領(lǐng)域，駱三等[1]利用TRMM測(cè)雨產(chǎn)品3B42與臺(tái)站資料在中國(guó)區(qū)域進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明衛(wèi)星探測(cè)的日平均降水及頻率的空間分布與臺(tái)站資料類似，且相關(guān)系數(shù)超過(guò)0.75；日降水空間分布中，探測(cè)結(jié)果在東部地區(qū)相關(guān)性較高；降水平均絕對(duì)誤差中，探測(cè)結(jié)果在華南地區(qū)誤差最大。何會(huì)中等[2]利用TRMM/PR與香港雷達(dá)資料對(duì)比分析，結(jié)果表明二者總體上有很好的一致性，當(dāng)雨區(qū)與雷達(dá)距離小于100km，相關(guān)系數(shù)較大，當(dāng)PR探測(cè)的反射率大與多普勒雷達(dá)結(jié)果時(shí)，差值隨距離呈現(xiàn)正增長(zhǎng)。白愛(ài)娟等[3]利用2002—2006年夏季TRMM衛(wèi)星的3B41RT類數(shù)據(jù)資料，分析對(duì)陜西及其周圍地區(qū)夏季降水過(guò)程的探測(cè)能力，結(jié)果表明TRMM探測(cè)的降水量值偏，但探測(cè)結(jié)果大致能表現(xiàn)出降水量的基本特征。齊文文等[4]利用TRMM衛(wèi)星的3B43月尺度降水率數(shù)據(jù)，分析了青藏高原1998—2011年的多年平均降水的空間格局與季節(jié)分布特征，研究表明青藏高原降水的格局呈現(xiàn)自東南向西北遞減，自南向北逐漸減少的分布。Zhou等[5]利用2000—2004年夏季逐小時(shí)實(shí)況資料對(duì)3B42資料進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明衛(wèi)星探測(cè)產(chǎn)品在降水頻率的空間分布和日平均降水量上有很好的一致性，但大部分地區(qū)高估了降水頻率。

本文利用2009—2011年夏季TRMM衛(wèi)星的3B42測(cè)雨產(chǎn)品資料，以沈陽(yáng)地區(qū)的降水事件為例，對(duì)比TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水資料與沈陽(yáng)國(guó)家觀測(cè)站資料之間的差異，探討TRMM衛(wèi)星在沈陽(yáng)地區(qū)夏季降水的探測(cè)能力。

1 資料處理

本文采用的是2009—2011年夏季沈陽(yáng)站觀測(cè)降水資料（20時(shí)—20時(shí)）和TRMM衛(wèi)星資料的3B42產(chǎn)品（3h降水量），3B42產(chǎn)品是由TRMM衛(wèi)星與其他衛(wèi)星聯(lián)合反演的全球格點(diǎn)降水資料，具有較高的時(shí)空間分辨率，空間范圍為60°S～60°N，0°～360°E，水平分辨率為0.25°*0.25°，時(shí)間分辨率為3h。將沈陽(yáng)站周圍4個(gè)格點(diǎn)的TRMM衛(wèi)星探測(cè)到的降水資料通過(guò)距離加權(quán)反比插值方法插值到沈陽(yáng)站上，以此作為沈陽(yáng)站TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水資料。

2 降水事件的檢驗(yàn)

TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水量大于0.0mm，記為衛(wèi)星探測(cè)到的1次降水事件，觀測(cè)中降水量大于等于0.0mm，記為觀測(cè)到的1次降水事件。

對(duì)比TRMM衛(wèi)星資料與沈陽(yáng)站觀測(cè)資料的月降水事件分析圖（圖1）可知，2009年6—7月變化趨勢(shì)相反，衛(wèi)星探測(cè)的降水事件偏少，7—8月呈現(xiàn)一致的下降趨勢(shì)，但TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水事件偏多。2010年呈一致的先上升后下降的變化趨勢(shì)，但衛(wèi)星探測(cè)的降水事件偏多。2011年呈相反的變化趨勢(shì)，即衛(wèi)星的探測(cè)結(jié)果呈上升趨勢(shì)，實(shí)況觀測(cè)結(jié)果呈下降趨勢(shì)。同時(shí)探測(cè)到的降水事件與2009年表現(xiàn)的特征一致。因此兩條曲線的變化趨勢(shì)存在明顯的差異，TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水事件在6—7月之間表現(xiàn)為不一致的特征，而在7—8月之間則表現(xiàn)為一致偏多的特征。

3 降水量級(jí)檢驗(yàn)

對(duì)比TRMM衛(wèi)星資料與沈陽(yáng)站觀測(cè)資料的月降水總量分布圖（圖2），TRMM衛(wèi)星探測(cè)到的降水總量比實(shí)況的降水總量明顯偏小，在6—7月之間2條曲線變化相同，表現(xiàn)為一致的上升趨勢(shì)，因此能夠表現(xiàn)出降水量的相對(duì)強(qiáng)弱。2009年和2011年在7—8月之間2條曲線變化趨勢(shì)相同，2010年呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。從2009—2011年月降水總量（圖2d）上看，6—8月之間2條曲線的變化特征一致，但在7—8月之間衛(wèi)星探測(cè)到的變化幅度偏小。因此TRMM衛(wèi)星資料在6—7月之間能夠揭示沈陽(yáng)地區(qū)降水量的變化特征，但在7—8月之間探測(cè)結(jié)果存在一定的誤差。

4 TS評(píng)分

本文將TS評(píng)分方法用于檢驗(yàn)評(píng)估TRMM衛(wèi)星的3B42產(chǎn)品，其表達(dá)式為：

N1為TRMM衛(wèi)星探測(cè)到的降水量級(jí)與觀測(cè)量級(jí)相同的天數(shù)，N2為TRMM衛(wèi)星探測(cè)到有降水而觀測(cè)無(wú)降水的天數(shù)，N3為TRMM衛(wèi)星探測(cè)到無(wú)降水而觀測(cè)有降水的天數(shù)。

從2009—2011年夏季TRMM衛(wèi)星探測(cè)降水的TS評(píng)分（表1）中可以看出，小雨的TS評(píng)分在0.35～0.45之間，小雨的漏報(bào)率要比空?qǐng)?bào)率高。中雨和暴雨的TS評(píng)分為0，大雨的TS評(píng)分存在明顯的差異，表明TRMM衛(wèi)星對(duì)小雨以上量級(jí)的探測(cè)能力存在明顯的不足。

5 結(jié)論

利用2009—2011年夏季TRMM衛(wèi)星的3B42測(cè)雨產(chǎn)品資料，與沈陽(yáng)地區(qū)的降水事件進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：

（1）TRMM衛(wèi)星探測(cè)的降水量級(jí)偏小，探測(cè)的降水事件的變化趨勢(shì)存在明顯差異。

（2）6—7月TRMM衛(wèi)星的探測(cè)結(jié)果能夠揭示沈陽(yáng)地區(qū)降水量的變化特征，但在7—8月之間探測(cè)結(jié)果存在一定的誤差。

（3）對(duì)小雨探測(cè)的TS評(píng)分在0.35～0.45之間，但對(duì)小雨以上量級(jí)的探測(cè)能力存在明顯不足。

參考文獻(xiàn)

[1] 駱三，苗峻峰，牛濤等.TRMM測(cè)雨產(chǎn)品3B42與臺(tái)站資料在中國(guó)區(qū)域的對(duì)比分析[J].氣象，2011，37（9）：1081-1090.

[2] 何會(huì)中，程明虎，周康軍，等.TRMM/PR與香港雷達(dá)資料對(duì)比分析[J].氣象，2002，28（10）：32-36.

[3] 白愛(ài)娟，劉長(zhǎng)海，劉曉東.TRMM多衛(wèi)星降水分析資料揭示的青藏高原及其周邊地區(qū)夏季降水日變化[J].地球物理學(xué)報(bào)，2008，51（3）：706-714.

[4] 齊文文，張百平，龐宇，等.基于TRMM數(shù)據(jù)的青藏高原降水的空間和季節(jié)分布特征[J].地理科學(xué)，2013，33（8）：999-1005.

[5] Zhou T.Yu R.Chen H.et al.Summer precipitation frequency，intensity，anddiurnal cycle over China；A comparison of satellite data with rain gauge observations[J].J Climate，2008，21：3997-4010.

（責(zé)編：徐煥斗）