结合MM5和M-C辐射传输模式对中国地区对流性降水云微波辐射特性的研究

【摘要】：本文利用MM5中尺度模式和三维Monte-Carlo辐射传输模式,研究了中国陆地上暴雨系统的微物理结构,以及在特定的频率上(85.5、37.0和19.35GHz)对流性降水系统的地面降水强度、云中各微物理含量与上行微波辐射亮温之间的关系。同时将MM5模拟地面降水情况与实况作对比,将其模拟的的云廓线与热带测雨卫星(TRMM)反演的云廓线进行了初步的比较。 MM5模式模拟出了中国陆地上一次中尺度降水过程,对地面降水的模拟结果与实况较接近,并给出了整个模拟区域上的若干个云单体的微物理结构,与微波图像仪TMI产品提供的结果之间比较发现:选用MM5模式可以较为真实的模拟云中的水汽凝结体廓线。将该云中水汽凝结体廓线信息输入三维Monte-Carlo辐射传输模式中,模拟星载辐射计可以接受到的上行辐射量。分析结果表明:在高频的85.5GHz频道,云中的冰相粒子,尤其是处于云体上部的冰晶和雪花由于强烈的散射作用使得上行辐射亮温显著降低,亮温与冰晶和雪花的总含量之间有很好的负线性相关。霰粒子对亮温的散射降温作用也很显著,但由于观测角的倾斜和云体的倾斜使其与亮温之间的线性相关性较弱。亮温与地面降水之间的相关性较弱,这是因为模拟的云体倾斜,冰相粒子高值区与地面降水中心在位置上存在偏差,当斜角观测时,情况就变得更加复杂。37.0GHz和19.35GHz频道上云中雨水的辐射增温作用表现很强,但同时冰相粒子的散射作用也很显著;37.0GHz频段上亮温与地面降水之间的线性相关性不强,而19.35GHz频段上亮温与地面降水之间的相关性较为复杂。在19.35GHz频道上,当天顶垂直观测时,大的霰粒子对亮温的散射降温很明显,两者呈现明显的负线性相关;在地表辐射率变化很小时,通过此时的亮温信息可以间接地指示云体中上部雨水的含量。