冬、夏季热带及副热带穿透性对流气候特征分析

刘鹏 王雨 冯沙 李崇银 傅云飞

1 中国科学技术大学地球和空间科学学院大气探测与气候环境实验室，合肥 230026

2 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京 100029

冬、夏季热带及副热带穿透性对流气候特征分析

刘鹏1王雨1冯沙1李崇银2傅云飞1

1 中国科学技术大学地球和空间科学学院大气探测与气候环境实验室，合肥 230026

2 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京 100029

文中利用热带测雨卫星 （TRMM）搭载的测雨雷达 （PR）1998～2007年的探测结果，就热带及副热带地区穿透性对流的频次、条件降水强度及垂直廓线等特征进行了分析。研究结果表明：深对流和穿透性对流都主要发生在热带辐合带 （ITCZ）、南太平洋辐合带 （SPCZ）、亚洲季风区、20°N以南的非洲以及美洲等地区，它们的空间分布具有明显的地域性和季节变化特征，而且陆地深对流更容易发展成为穿透性对流，但绝大部分地区的穿透性对流频次不超过0.2%。对穿透性对流条件降水强度的分析表明，热带及副热带大部分地区的穿透性对流条件降水强度在10mm／h以上，且洋面的条件降水强度要比陆地大，但由于其频次较小导致其对总降水的贡献并不大。尽管深对流和穿透性对流降水廓线的外形比较相似，但相同的高度，深对流的降水强度要比穿透性对流偏小，而且这种差异随海陆和纬度的不同而有所区别。此外，热带地区 （15°S～15°N）冬、夏季深对流和穿透性对流降水廓线都只存在较小差异，并没有显示出明显的季节变化。

测雨雷达 穿透性对流 降水频次 降水强度 降水廓线

1 引言

强烈发展的深对流系统能够穿透对流层顶［Tropical Tropopause Layer （也 译 为 Tropical Transition Layer），简称 TTL］（Highwood and Hoskins，1998；Sherwood and Dessler，2000；Thuburn and Craig，2002；Fueglistaler et al.，2009；王旻燕和吕达仁，2007；樊雯璇等，2008），形成所谓的穿透性对流 （Overshooting Convection，亦即上冲对流）（Alcala and Dessler，2002）。穿透性对流不仅可以把行星边界层的空气输送至TTL，使得TTL的大气同时具有对流层和平流层大气的特性 （Sherwood and Dessler，2000），而且还能将水汽等微量物质从对流层经TTL输送至平流层，进而影响TTL及平流层的辐射收支和化学过程 （Sherwood and Dessler，2000；Dessler and Kim，1999；Dessler，2002；Salby et al.，2003）。因此，对穿透性对流的频次分布、条件降水强度及垂直结构等特征进行研究不仅可以更好地理解TTL和平流层的动力、辐射和化学过程，而且对平流层微量物质及气候等的预测也具有重要意义 （Sherwood and Dessler，2001；Gettelman et al.，2002；Alcala and Dessler，2002；Fueglistaler et al.，2009）。

早在二十世纪六、七十年代，美国学者就利用机载成像设备对深厚对流系统进行了观测 （Valovcin，1965；Shenk，1974），而到了七十年代末八十年代初，静止卫星上的11μm红外通道开始被用于研究雷暴云的云顶高度 （Adler and Fenn，1979；Reynolds，1980；Adler and Fenn，1981；Fujita，1982）。但早期静止卫星上红外探测的分辨率较差，对较小尺度的穿透性对流无法识别 （傅云飞等，2011）。此外，地基测雨雷达也是研究穿透性对流的一种重要方式 （Conway and Zrni，1993；Spratt et al.，1997；Knupp et al.，1998），但其受地域影响较大，如在无人区和洋面就无法采用。因此，我们对全球范围内穿透性对流的认识还不够完善。

1997年11月，美国和日本联合研制的热带测雨卫星 （Tropical Rainfall Measuring Mission，简称TRMM）搭载的测雨雷达 （Precipitation Radar，简称PR）升空，它能对热带及副热带地区的降水系统进行很好的观测，为进一步研究穿透性对流提供了机遇。TRMM卫星是一颗非太阳同步卫星，轨道与赤道的倾角约35°，轨道高度为350km（2001年8月7日后调整为400km），轨道周期约为91.6min，每天在38°S～38°N之间扫描16条轨道。PR天线的扫描角范围为±17°，每条扫描线上有49个像素，扫描宽度为215km；PR给出的星下点水平分辨率为4.5km，垂直分辨率为250m，探测高度自地表向上至20km （Kummerow et al.，1998）。利用TRMM PR探测结果，国内外学者已经对穿透性对流开展了一些研究，如Alcala and Dessler（2002）对发生在澳大利亚北部的一次穿透性对流进行了分析，发现其雷达回波顶高在19km以上，另外，他们还统计发现1998、1999年1月和7月间约5%的深对流降水 （约占总对流降水的1.5%）为穿透性对流；Liu and Zipser（2005）利用TRMM升轨前的探测资料对穿透性对流进行了统计，发现有1.3%的热带对流其顶高在14km以上，其中有0.1%甚至超过17km；陈丹和吕达仁（2010）对台风麦莎和赤道穿透性对流云团进行了比较分析。此外，利用TRMM资料，学者们还对不同尺度的降水云特征进行了研究 （Fu and Liu，2001，2003，2007；Fu et al.，2003，2006；Liu and Fu，2001，2007；傅云飞等，2003，2008；郑媛媛等，2004；何文英和陈洪斌，2006；刘鹏和傅云飞，2010），这些工作为我们利用TRMM PR探测资料进行研究提供了参考依据。

TRMM PR从发射至今，已经运行10年有余，积累了丰富的降水资料，为开展穿透性对流的研究提供了数据基础。傅云飞等 （2011）利用该资料，揭示了夏季亚洲对流和层云降水雨顶高度的气候特征，作为该研究的进一步深入，本文利用1998年至2007年PR逐日逐轨探测资料，就热带及副热带地区夏季和冬季的穿透性对流特征进行了统计分析。

2 资料和方法

文中主要使用了由 GSFC／NASA （Goddard Space Flight Center，National Aeronautics and Space Administration）发布的第6版PR 2A25资料。该资料属TRMM PR二级产品，是轨道级资料，它给出了逐条轨道上的降水类型及三维降水强度等信息。根据TRMM PR的降水反演方案，2A25资料把降水分为层云降水 （PR回波在0℃层附近出现亮带）、对流降水 （PR回波无亮带，但回波中出现超过39dBZ的信号）和其它类型降水（非对流降水、非层云降水）（Steiner et al.，1995；Awaka et al.，1998）。考虑到PR的波长为2.2cm，最小可探测回波反射率约为17dBZ，相应的降水强度为0.4mm／h（Schumacher and Houze，2003），因此，本研究忽略了近地面降水强度小于0.4mm／h的样本。

Sherwood and Dessler（2000，2001）研究指出，TTL可从14km（～150hPa）一直延伸到18km左右（～70hPa），据此，我们把PR 2A25雨顶高度（为TRMM PR测得的第一个回波信号高度，文中以0.1mm／h作为判断阈值）在10km以上的对流降水定义为深对流，并把超过14km进入TTL的深对流定义为穿透性对流。值得一提的是，文中的雨顶高度是相对海平面的绝对高度，而不是相对地表的高度，这里对降水云厚度问题不做过多讨论。

此外，为便于统计和作图，我们将1998～2007年夏季 （6、7、8月）和冬季 （12月和1、2月）的PR 2A25资料处理成空间分辨率为0.5°×0.5°的格点资料，该格点资料给出0.5°×0.5°格点内PR观测样本、深对流和穿透性对流样本及其三维降水强度等信息。傅云飞等 （2008）曾指出，0.5°×0.5°格点内10年TRMM PR的总探测样本已经足够大，具有统计意义，因此，本文的研究结果也同样具有可靠性。

3 结果

3.1 频次分布

采用傅云飞等 （2008）对降水频次的定义方法，我们对深对流频次进行了定义，即格点内观测到的深对流次数与总探测次数之比，它指示了深对流出现的概率。考虑到该参数的水平分布可以很好地反映深对流的区域性差异，故我们分别给出了0.5°水平分辨率下热带和副热带地区 （38°S～38°N，下同）深对流频次夏季和冬季的水平分布（如图1所示）。可知，深对流事件主要发生在热带辐合带 （Intertropical Convergence Zone，简称ITCZ）、南太平洋辐合带 （South Pacific Convergence Zone，简称SPCZ）、亚洲季风区、20°N以南的非洲以及美洲等地区。但总体而言，深对流出现频次较小，大部分地区都不超过0.8%，相对较大的深对流频次 （0.8%以上）主要出现在中部非洲、夏季青藏高原南麓以及夏季中北美洲西海岸等地。

此外，同一地区，夏季和冬季的深对流频次存在明显差别，具有显著的季节变化，如冬季 （图1b），深对流主要出现在南半球，而北半球相对少得多，大部分北半球区域的深对流频次不超过0.05%，而到了夏季（图1a），深对流则主要发生在北半球，明显的向北移动，在非洲中部、亚洲季风区以及中北部美洲都存在深对流频次较大的区域。

此外，图1还表明绝大部分洋面的深对流频次都在0.4%以下，而陆地深对流频次则明显偏大，不少区域其值超过0.6%，如中部非洲等地。可见，深对流频次具有显著的海陆差异，这可能与不同下垫面对降水云厚度存在影响有关 （傅云飞等，2012）。

进一步，为定量分析不同雨顶高度深对流出现的比例，我们统计了深对流雨顶高度的概率密度分布（不同雨顶高度深对流次数占深对流总次数的比例），如图2所示。图2表明，在热带及副热带地区，无论夏季 （图2a），还是冬季 （图2b），随着雨顶高度的增加，相应雨顶高度的深对流所占比例以指数形式迅速减小，而且冬、夏季雨顶高度在18km以上的深对流占深对流总次数的比例都很小（不足0.15%），这与DeMott and Rutledge（1998）利用船载雷达观测结果对西太平洋对流云顶高度（0－dBZlevel）的统计结果是一致的。

图1 夏季 （a）和冬季 （b）深对流频次分布Fig.1 Distributions of deep convection frequencies in（a）summer and（b）winter

图2 夏季 （a）和冬季 （b）深对流概率密度分布 （柱状图）和陆地深对流所占比例 （黑线）及其线性拟合 （红线）Fig.2 Probability density functions（PDFs）of deep convections over the tropical and subtropical regions in（a）summer and（b）winter（bar），the fraction of rain tops occurring over continental regions（black line）and its linear fitting（red line）

此外，图2还给出了不同雨顶高度的陆地深对流次数占相应雨顶高度深对流总次数的比例 （黑线）。可以看到，雨顶高度较低的时候，洋面深对流占较大的比例，如冬、夏季的洋面分别有60.1%和59.3%的深对流其雨顶高度介于10km和10.5km之间，而随着雨顶高度的增加，陆地深对流所占比例随之增加，如雨顶高度在14～14.5km之间的深对流冬、夏季陆地分别占深对流总次数的53.4%和55.2%，而且雨顶高度超过18km的深对流夏季陆地所占比例可达77.3%，说明陆地深对流更容易发展成为穿透性对流。这和学者们的研究结果一致，如Nesbitt等 （2000）曾利用1998年8、9、10月的TRMM PR和TMI资料对中尺度对流系统 （mesoscale convective systems）进行过统计分析，发现陆地上的中尺度对流系统比洋面上的更容易穿透进入TTL；Alcala and Dessler（2002）对1998、1999年1月和7月深对流的统计也有类似的结果。实际上，当雨顶高度介于10～17km之间时，陆地深对流所占比例与雨顶高度有很好的线性关系 （图2中红线为其线性拟合），冬、夏季两者的相关系数（R）分别为0.994和0.998，这一线性关系可能对模式中的降水参数化具有帮助。

图3 夏季 （a）和冬季 （b）穿透性对流频次分布Fig.3 Distributions of overshooting convection frequencies in（a）summer and（b）winter

图4 冬、夏季纬向平均的穿透性对流频次分布Fig.4 Zonal mean of overshooting convection frequencies in summer（red line）and winter（blue line）

同深对流频次相似，我们定义了穿透性对流频次（格点内观测到的穿透性对流次数与总探测次数之比），其水平分布如图3所示。对比图3和图1，不难发现，冬季和夏季，穿透性对流频次和深对流频次的水平分布都有很好的对应关系，两者显示出了相似的地域性和季节变化特征。但是，深对流和穿透性对流之间仍然存在一定的差别。首先，穿透性对流的覆盖范围明显比深对流小，这主要体现在洋面上，如高纬度洋面冬、夏季都有一定频次的深对流出现，而这些区域则很少出现穿透性对流；其次，同深对流频次相比，穿透性对流频次明显偏小，绝大部分地区的穿透性对流频次不超过0.2%；再者，穿透性对流频次显示出了比深对流频次更加明显的海陆差异：陆地的穿透性对流频次多在0.05%以上，而洋面频次超过0.05%的穿透性对流并不多见。

此外，统计发现，全球平均的穿透性对流性频次冬季和夏季分别为0.027%和0.031%，这比Alcala and Dessler（2002）的结果 （＞0.01%）明显偏大，产生这种差异主要有以下几方面的原因：首先，Alcala and Dessler（2002）在判断雷达回波顶高时要求至少连续6层 （厚度≥1.5km）其雷达回波强度大于12dBZ，这会对穿透性对流样本产生很明显的低估；其次，Alcala and Dessler（2002）采用的分辨率为5°×5°，而我们所使用的分辨率为0.5°×0.5°，不同的分辨率必然会对统计结果产生影响；再者，Alcala and Dessler（2002）所用资料时间为1998、1999年的1月和7月，文中采用资料的时间长度大10年，时间长度不同，也会导致统计结果有所差别。

上面的分析表明，穿透性对流频次存在明显的季节变化。为进一步了解这一特征，我们给出了冬、夏季纬向平均的穿透性对流频次 （图4）。由图4可知，冬季 （蓝线），穿透性对流主要分布在南半球，纬向平均的穿透性对流频次高值区主要位于20°S至赤道之间，其值在0.03%以上。而到了夏季 （红线），南半球穿透性对流显著减少，其分布明显向北移动，峰值 （超过0.04%）位于10°N附近，主要是中部非洲和东太平洋沿岸等地的贡献 （图3）；此外，受亚洲季风区和美国大陆的影响，20°N～30°N纬度带纬向平均的穿透性对流频次也在0.03%以上。

3.2 条件降水强度

利用PR 2A25资料，学者们针对不同区域对流降水的条件降水强度 （0.5°格点内PR测得的总降水强度与相应降水总像素的比值）进行过统计，如Liu and Fu（2001）统计发现热带及副热带地区深对流的条件降水强度约为8.6mm／h，而夏季东亚陆地对流降水的条件降水强度可达15.5mm／h（Fu et al.，2003），可见，不同区域对流降水的条件降水强度存在很大差别 （Liu and Fu，2001；Fu et al.，2003；傅云飞等，2008；刘鹏和傅云飞，2010）。下面，我们将利用十年的PR 2A25资料，对穿透性对流的条件降水强度进行统计。

0.5°水平分辨率下，热带及副热带地区夏季和冬季的穿透性对流条件降水强度水平分布如图5所示。从图5中可以清楚地发现，热带及副热带大部分地区的穿透性对流条件降水强度在10mm／h以上，冬、夏季所占面积比例 （条件降水强度在10mm／h以上的格点数与穿透性对流总格点数的比例）分别为69%和67%，而且冬季和夏季分别有11%和8.5%的地区其条件降水强度超过25mm／h，可见，穿透性对流的条件降水强度较大。此外，我们还计算了冬、夏季全球平均的穿透性对流的条件降水强度，分别为14.8mm／h和14mm／h，这比Liu and Fu（2001）统计的深对流条件降水强度（8.6mm／h）大得多。这说明雨顶高度越高，地表的条件降水强度越大，这和傅云飞等 （2012）的研究结果是一致的。

图5还表明穿透性对流的条件降水强度同样存在明显的海陆差异，主要体现为洋面条件降水强度要高于陆地，这可能源于洋面降水系统易于获得充足的水汽。为定量分析穿透性对流条件降水强度的这种海陆差异，我们给出了冬、夏季陆地和洋面穿透性对流条件降水强度的概率密度分布 （不同条件降水强度的穿透性对流次数占穿透性对流总次数的比例）（如图6所示）。可以看到，陆地和洋面穿透性对流条件降水强度概率密度存在一定的差异。首先，洋面和陆地概率密度达到峰值的条件降水强度略有不同，洋面概率密度峰值在6.5mm／h左右，而陆地稍大，在7.5mm／h附近；其次，陆地穿透性对流条件降水强度超过40mm／h的很少，夏季和冬季的面积比例分别为1.8%和1.6%，而洋面其所占面积较大，夏季和冬季分别为7.0%和6.1%。

前面的分析表明，尽管穿透性对流的频次很小，但是其条件降水强度却很大。降水频次和条件降水强度的变化都会对局地的降水量产生影响。下面，我们将对穿透性对流对总降水的贡献 （各格点穿透性对流总降水强度与相应格点探测到的总降水强度之比）作进一步的探讨。图7给出了基于PR十年探测结果的热带及副热带穿透性对流对总降水贡献的水平分布，可知热带及副热带地区穿透性对流对总降水贡献冬、夏季都不大，大部分区域都在3%以下，冬季和夏季所占面积比例 （格点数之比）分别为78%和74%，贡献大于12%的区域并不多见，冬、夏季所占面积比例 （格点数之比）分别为1.9%和3%，且这些区域主要位于陆地。

3.3 降水廓线

降水廓线是由测雨雷达回波信号反演得到的不同高度降水强度的分布，它是降水垂直结构的直观表现。实际上，降水廓线反映了降水云团的热—动力结构和微物理过程特征 （傅云飞等，2008），如降水廓线随高度向地表增加 （减少）的现象是由于降水粒子在下降过程中增长 （破碎、蒸发）所致 （Fujiyoshi et al.，1980；Szoke et al.，1986；Hobbs，1989），而陆地和洋面降水廓线的区别则与降水云中上升气流的差异有关 （Zipser and Lutz，1994）。利用TRMM PR探测资料，国内外学者对不同类型降水的廓线已经开展了一些研究 （Fu and Liu，2001；Liu and Fu，2001；Fu et al.，2003）。文中我们将针对热带及副热带地区穿透性对流降水廓线的结构特征作进一步探讨。

Liu and Fu（2001）利用1998年TRMM PR的探测结果研究指出，由于平均降水廓线和降水廓线EOF分析的第一模态 （解释方差最大）非常相似，故可以直接用平均降水廓线来研究降水垂直结构特征。基于此，我们给出了15°S～35°S、15°S～15°N和15°N～35°N三个纬度带陆地和洋面穿透性对流降水10年平均的冬、夏季降水廓线 （图8）。作为对比，图8还给出了深对流降水廓线 （仅包括雨顶高度＜14km的深对流）。此外，由于夏季15°S～35°S和冬季15°N～35°N纬度带穿透性对流样本太少，我们并未给出其廓线。

首先，可以看到，尽管深对流和穿透性对流的近地表降水强度和雨顶高度存在很大差别，但二者降水廓线的外形仍比较相似，如二者降水廓线的冻结层均清晰可见（4km附近，不同区域略有差异），并且都显示出了明显的四层结构 （Liu and Fu，2001）。这说明对同一种降水类型而言，即使近地表降水强度和雨顶高度不同，它们的平均降水廓线仍具有相似性，这与Liu and Fu（2001）的研究结果相符。此外，在雨顶高度的稳定性方面，深对流和穿透性对流降水廓线也较为类似。无论是陆地还是洋面，三个纬度带深对流降水廓线的雨顶高度都在12.5km附近，而穿透性对流降水廓线的雨顶高度则在17km左右，两者降水廓线的雨顶高度都没有显示出明显的海陆差异和纬度差异。

但是，尽管穿透性对流降水廓线的雨顶高度没有明显的海陆差异和纬度差异，但它们各层的降水强度却存在显著的海陆差异和纬度差异，即相同的高度，洋面的降水强度要比陆地偏大，以2km处的条件降水强度为例，冬季15°S～35°S洋面的穿透性对流在2km处的降水强度为20.3mm／h，而陆地仅为10.8mm／h，比洋面小9.5mm／h；再如，夏季15°N～35°N洋面的穿透性对流降水廓线显示其在2km处的降水强度为16.9mm／h，而陆地为9.3mm／h，海陆之间相差7.6mm／h，比15°S～35°S纬度带小1.9mm／h；相比之下，15°S～15°N纬度带穿透性对流降水廓线在2km处降水强度的海陆差异更小，冬、夏季分别为6.7mm／h和5.9mm／h。这不仅说明穿透性对流降水廓线在2km处的降水强度存在明显的海陆差异，而且这种差异在较高纬度带更甚。

图5 夏季 （a）和冬季 （b）穿透性对流条件降水强度Fig.5 Conditional rain rates of overshooting convections in（a）summer and（b）winter

图6 陆地 （实线）和洋面 （虚线）冬季 （蓝色）、夏季 （红色）穿透性对流条件降水强度概率密度Fig.6 Probability density functions（PDFs）of overshooting convections'conditional rain rates over land （solid line）and ocean（dashed line）in summer（red line）and winter（blue line）

图7 夏季 （a）和冬季 （b）穿透性对流对总降水的贡献Fig.7 Distributions of overshooting convections'contribution to total rain in each grid for（a）summer and（b）winter

图8 陆地 （a－c）和洋面 （d－f）冬季 （蓝色）、夏季 （红色）深对流 （实线）和穿透性对流 （虚线）降水廓线：（a、d）15°S～35°S；（b、e）15°S～15°N；（c、f）15°N～35°NFig.8Precipitation profiles of deep（solid line）and overshooting（dashed line）convections over（a－c）land and（d－f）ocean between（a，d）15°S－35°S，（b，e）15°S－15°N，and（c，f）15°N－35°N during summer（red line）and winter（blue line）

深对流降水廓线不同高度的降水强度也显示出了与穿透性对流相似的海陆差异和纬度差异，但对同一高度而言，这种差异较穿透性对流降水小。如，冬季15°S～35°S纬度带洋面两者在2km处的降水强度分别为16mm／h和20.3mm／h，它们之间的差值达7.3mm／h，而同纬度陆地两者2km处降水强度的差异就要小得多 （其值分别为9.1mm／h和10.8mm／h）。相比之下，其它两个区域的这种差异有所减小，夏季 （冬季）15°S～15°N纬度带深对流和穿透性对流降水廓线在2km处降水强度的差 值 洋 面 和 陆 地 为 2.4mm／h（2.5mm／h）和1.3mm／h（1.1mm／h），而夏季15°N～35°N 纬度带则分别为3.5mm／h和1.7mm／h。

此外，由图8还可以看到，在热带地区 （15°S～15°N），冬、夏季深对流和穿透性对流降水廓线仅存在略微差异，并没有显示出明显的季节变化。Liu and Fu（2001）曾对不同纬度带降水廓线的季节变化进行过比较，指出低纬度地区 （15°S～15°N）降水廓线的季节变化要比高纬度 （30°N～35°N）小得多，这与本文的结果一致。

4 结论

本文利用1998～2007年的PR 2A25资料，就冬、夏季热带及副热带地区穿透性对流的频次、条件降水强度及垂直廓线等特征进行了统计分析，取得如下结果：

（1）深对流和穿透性对流都主要发生在热带辐合带 （ITCZ）、南太平洋辐合带 （SPCZ）、亚洲季风区、20°N以南的非洲以及美洲等地区，且冬、夏季之间存在明显的差别，显示出了明显的地域性和季节变化特征。同时，陆地的深对流和穿透性对流频次较洋面偏大，这可能是由于下垫面状况对降水云的厚度存在影响。此外，陆地穿透性对流占总穿透性对流的大部分，表明陆地深对流更容易发展成为穿透性对流。但总体上，绝大部分地区的穿透性对流频次不超过0.2%。

（2）对穿透性对流条件降水强度的分析表明，热带及副热带大部分地区的穿透性对流条件降水强度在10mm／h以上，且有不少区域超过25mm／h。洋面穿透性对流的条件降水强度要高于陆地，这可能源于洋面降水系统易获得充足的水汽。统计还表明，尽管穿透性对流的条件降水强度很大，但由于其频次较小，故其对总降水量的贡献并不大。

（3）深对流和穿透性对流降水廓线的外形比较相似，且二者降水廓线的雨顶高度都没有显示出明显的海陆差异和纬度差异，但不同高度的降水强度却存在显著的海陆差异和纬度差异。即，相同的高度，洋面的降水强度要比陆地偏大，而且高纬度带大于低纬度带。对同一高度而言，深对流的降水强度比穿透性对流偏小，而且这种差异随海陆和纬度的不同而有所区别。此外，热带地区 （15°S～15°N），冬、夏季深对流和穿透性对流降水廓线仅存在略微差异，并没有显示出明显的季节变化。

致谢感谢日本国家空间发展署 （JAXA）的地球观测研究中心（EORC）和美国航空航天局 （NASA）的戈大德空间飞行中心 （GSFC）为本研究提供TRMM PR资料。对审稿人提出的宝贵意见表示感谢！

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Climatological Characteristics of Overshooting Convective Precipitation in Summer and Winter over the Tropical and Subtropical Regions

LIU Peng1，WANG Yu1，FENG Sha1，LI Chongyin2，and FU Yunfei1

1LaboraboryofAtmosphericObservationandClimatologicalEnvironment，SchoolofEarthandSpaceSciences，Universityof ScienceandTechnologyofChina，Hefei230026
2StateKeyLaboratoryofNumericalModelingforAtmosphericSciencesandGeophysicalFluidDynamics，InstituteofAtmos
phericPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029

The climatological characteristics of overshooting convective precipitation including frequency，conditional rain rate，and precipitation profiles are investigated based on the measurements of Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）Precipitation Radar（PR）during 1998－2007over the tropical and subtropical areas.Results indicate that both deep and overshooting convections are mainly distributed over the intertropical convergence zone，the South Pacific convergence zone，the Asia monsoon region，Africa south of 20°N，and America.The distributions of deep and overshooting convections show remarkable regionality and seasonal variations.Meanwhile，deep convections over land penetrate into TTL（Tropical Tropopause Layer）more easily than those over ocean.And totally，the overshooting convection frequencies are under 0.2%over most of the tropical and subtropical areas.Conditional rain rates of the overshooting convections over most regions exceed 10mm／h，and those over ocean are higher than that over land.But the contribution of the overshooting convections to total rain is small due to the low frequency.The shapes of deep and overshooting convective precipitation profiles are similar，but rain rates of overshooting convections are larger than that of deep convections，and the differences also show remarkable regionality.Moreover，seasonal variations of deep and overshooting convective precipitation profiles over the tropical areas（15°S－15°N）are minimal.

TRMM PR，overshooting convection，precipitation frequency，rain rate，precipitation profile

1006－9895（2012）03－0579－11

P426

A

10.3878／j.issn.1006－9895.2011.11109

刘鹏，王雨，冯沙，等.2012.冬、夏季热带及副热带穿透性对流气候特征分析 ［J］.大气科学，36（3）：579－589，

10.3878／j.issn.1006－9895.2011.11109.Liu Peng，Wang Yu，Feng Sha，et al.2012.Climatological characteristics of overshooting convective precipitation in summer and winter over the tropical and subtropical regions［J］.Chinese Journal of Atmospheric Sciences（in Chinese），36（3）：579－589.

2011－06－09，2011－11－03收修定稿

国家重点基础研究发展计划项目2010CB428601，中国科学院科技创新项目KZCX2－YW－Q11－04、KZCX2－EW－QN507、KJCX2－YW－N25，国家公益性行业支撑项目GYHY200906002、GYHY200706032，国家科技基础性工作专项2007FY110700，国家自然科学基金资助项目40730950、40805008，中央高校基本科研业务费专项资金WK2080000002

刘鹏，男，1984年出生，博士研究生，目前主要从事卫星资料处理及降水方面的研究。E－mail：lipe＠mail.ustc.edu.cn

傅云飞，E－mail：fyf＠ustc.edu.cn