一种新型卫星遥感青藏高原降水潜热的方法

【作者】 李锐； 邵文程； 郭静超； 傅云飞； 刘国胜； 王雨； 李文卓；

【机构】 中国科学技术大学； 中国电科集团第三十八研究所； 中国西昌卫星发射中心；

【摘要】 降水所释放的潜热是驱动区域和全球大气环流最主要的直接能量来源,同时是云微物理过程与云热动力过程联系的纽带。潜热释放率是大气科学研究长期期望获得的物理量。然而由于其不能被直接测量或遥感,现有的对潜热时空分布的理解还具有很大的不确定性。这种不确定性在青藏高原更加严重。本研究开发了一种新型的卫星遥感青藏高原及周边地区降水潜热垂直廓线的方法。该方法的物理基础是:在定态假设条件下,降水率的垂直微分(-dR/dZ或Γ)代表着降水粒子随时间的生成速率,而后者紧密联系于云水粒子随时间的生成速率,因此,Γ蕴含着大量的潜热释放率信息。本研究基于在青藏高原的3个月云模式模拟结果,研究了Γ与潜热的定量联系关系,开发了一种半物理半经验的反演算法,从降水率廓线直接推算潜热廓线,而且算法适用于高海拔地区。与模式结果的自检验表明,该反演方法能够正确的再现云的不同发展期间,潜热的水平和垂直分布的主要特征。通过利用全球降水测量计划(GPM)的双频测雨雷达(DPR)在青藏高原的实际测量结果,比较于其他公开发表的潜热产品:该方法在低海拔地区的结果与之比较一致;但是在高海拔地区,该方法的反演结果体验出较强的对流降水潜热特性、较低的潜热加热中心;并且在一些其他算法失效的高原平台区域,该算法仍能反应演出较为合理的潜热垂直结构。本方法的运行无需云模式,可以很方便地应用于任何星载测雨雷达实测的降水系统,具有较好的推广应用价值。更多还原