衛星資料的測雨產品在沈陽地區的適用性

李典　崔景琳　張治

摘 要：利用2009—2011年夏季TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission，TRMM）衛星的3B42測雨產品資料，與沈陽地區的降水事件進行對比，分析TRMM衛星探測的降水產品與沈陽國家觀測站（區站號：54342）氣象資料之間的差異，探討TRMM衛星在沈陽的探測能力。結果表明：（1）TRMM衛星探測的降水量級偏小，降水事件的變化趨勢存在明顯差異；（2）6—7月TRMM衛星的探測結果能夠揭示沈陽地區降水量的變化特征，但在7—8月存在誤差；（3）對小雨探測的TS評分在0.35～0.45之間，但對小雨以上量級的探測能力存在明顯不足。

關鍵詞：TRMM衛星；測雨產品；降水事件；TS評分

中圖分類號 P416 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）02-0106-02

TRMM衛星是由美國國家宇航局 （National Aeronautical and Space Administration，NASA）和日本國家空間發展局（National Space Development Agency，NSDA）聯合研制的用于測量熱帶和副熱帶地區降水和能量分布的極軌衛星，其目的是觀測和研究降水天氣過程。TRMM衛星各系列資料被廣泛應用到眾多研究領域，駱三等[1]利用TRMM測雨產品3B42與臺站資料在中國區域進行對比分析，結果表明衛星探測的日平均降水及頻率的空間分布與臺站資料類似，且相關系數超過0.75；日降水空間分布中，探測結果在東部地區相關性較高；降水平均絕對誤差中，探測結果在華南地區誤差最大。何會中等[2]利用TRMM/PR與香港雷達資料對比分析，結果表明二者總體上有很好的一致性，當雨區與雷達距離小于100km，相關系數較大，當PR探測的反射率大與多普勒雷達結果時，差值隨距離呈現正增長。白愛娟等[3]利用2002—2006年夏季TRMM衛星的3B41RT類數據資料，分析對陜西及其周圍地區夏季降水過程的探測能力，結果表明TRMM探測的降水量值偏，但探測結果大致能表現出降水量的基本特征。齊文文等[4]利用TRMM衛星的3B43月尺度降水率數據，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分布特征，研究表明青藏高原降水的格局呈現自東南向西北遞減，自南向北逐漸減少的分布。Zhou等[5]利用2000—2004年夏季逐小時實況資料對3B42資料進行檢驗，結果表明衛星探測產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，但大部分地區高估了降水頻率。

本文利用2009—2011年夏季TRMM衛星的3B42測雨產品資料，以沈陽地區的降水事件為例，對比TRMM衛星探測的降水資料與沈陽國家觀測站資料之間的差異，探討TRMM衛星在沈陽地區夏季降水的探測能力。

1 資料處理

本文采用的是2009—2011年夏季沈陽站觀測降水資料（20時—20時）和TRMM衛星資料的3B42產品（3h降水量），3B42產品是由TRMM衛星與其他衛星聯合反演的全球格點降水資料，具有較高的時空間分辨率，空間范圍為60°S～60°N，0°～360°E，水平分辨率為0.25°*0.25°，時間分辨率為3h。將沈陽站周圍4個格點的TRMM衛星探測到的降水資料通過距離加權反比插值方法插值到沈陽站上，以此作為沈陽站TRMM衛星探測的降水資料。

2 降水事件的檢驗

TRMM衛星探測的降水量大于0.0mm，記為衛星探測到的1次降水事件，觀測中降水量大于等于0.0mm，記為觀測到的1次降水事件。

對比TRMM衛星資料與沈陽站觀測資料的月降水事件分析圖（圖1）可知，2009年6—7月變化趨勢相反，衛星探測的降水事件偏少，7—8月呈現一致的下降趨勢，但TRMM衛星探測的降水事件偏多。2010年呈一致的先上升后下降的變化趨勢，但衛星探測的降水事件偏多。2011年呈相反的變化趨勢，即衛星的探測結果呈上升趨勢，實況觀測結果呈下降趨勢。同時探測到的降水事件與2009年表現的特征一致。因此兩條曲線的變化趨勢存在明顯的差異，TRMM衛星探測的降水事件在6—7月之間表現為不一致的特征，而在7—8月之間則表現為一致偏多的特征。

3 降水量級檢驗

對比TRMM衛星資料與沈陽站觀測資料的月降水總量分布圖（圖2），TRMM衛星探測到的降水總量比實況的降水總量明顯偏小，在6—7月之間2條曲線變化相同，表現為一致的上升趨勢，因此能夠表現出降水量的相對強弱。2009年和2011年在7—8月之間2條曲線變化趨勢相同，2010年呈現出相反的趨勢。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月之間衛星探測到的變化幅度偏小。因此TRMM衛星資料在6—7月之間能夠揭示沈陽地區降水量的變化特征，但在7—8月之間探測結果存在一定的誤差。

4 TS評分

本文將TS評分方法用于檢驗評估TRMM衛星的3B42產品，其表達式為：

N1為TRMM衛星探測到的降水量級與觀測量級相同的天數，N2為TRMM衛星探測到有降水而觀測無降水的天數，N3為TRMM衛星探測到無降水而觀測有降水的天數。

從2009—2011年夏季TRMM衛星探測降水的TS評分（表1）中可以看出，小雨的TS評分在0.35～0.45之間，小雨的漏報率要比空報率高。中雨和暴雨的TS評分為0，大雨的TS評分存在明顯的差異，表明TRMM衛星對小雨以上量級的探測能力存在明顯的不足。

5 結論

利用2009—2011年夏季TRMM衛星的3B42測雨產品資料，與沈陽地區的降水事件進行對比，結果表明：

（1）TRMM衛星探測的降水量級偏小，探測的降水事件的變化趨勢存在明顯差異。

（2）6—7月TRMM衛星的探測結果能夠揭示沈陽地區降水量的變化特征，但在7—8月之間探測結果存在一定的誤差。

（3）對小雨探測的TS評分在0.35～0.45之間，但對小雨以上量級的探測能力存在明顯不足。

參考文獻

[1] 駱三，苗峻峰，牛濤等.TRMM測雨產品3B42與臺站資料在中國區域的對比分析[J].氣象，2011，37（9）：1081-1090.

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

[3] 白愛娟，劉長海，劉曉東.TRMM多衛星降水分析資料揭示的青藏高原及其周邊地區夏季降水日變化[J].地球物理學報，2008，51（3）：706-714.

[4] 齊文文，張百平，龐宇，等.基于TRMM數據的青藏高原降水的空間和季節分布特征[J].地理科學，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.

（責編：徐煥斗）