TRMM卫星对东亚地区深对流云的观测研究

摘要利用TRMM卫星的星载仪器的长期观测，通过1998～2005年3～8月的雷达最大回波高度资料的研究，对比其闪电和亮温资料，对东亚的深对流云进行研究。结果表明，深对流云主要分布在我国的华东和华南地区，这2个地区3～8月深对流云的发展呈愈强的趋势，其影响的范围也愈大，盛夏深对流云的发展最为旺盛，6月以后副热带高压对东亚对流云的发展有很大的影响，强烈的下沉气流抑制着对流的发展，进而导致在6月份以后的深对流云发展不算旺盛，7月以后副热带高压继续西伸，中心向内陆发展，东亚高空转为西北风，不时有冷平流，地面温度较高，层结不稳定程度加大，导致对流发生的强度增加；入夏以后深对流云的发展变得活跃可能是由于切变线伴随弱冷空气将自西北向东南横扫华东地区，造成深对流云的发展得到加强。

关键词TRMM；深对流云；闪电；亮温；东亚地区

中图分类号S163文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00185-02

作者简介孙良鑫（1988- ），男，江苏盐城人，助理工程师，从事对流天气研究，Email：329624458@qq.com。

收稿日期20131126深对流云在热量传输、热带对流层和同温层的水汽交换扮演着很重要的角色。Houze等通过雷达回波在10 km以上的深对流云的观测，研究了喜马拉雅山地区的深对流云的发生和发展机制[1]。由于东亚地区夏季受副热带高压的影响，深对流云的发展也受到了影响，黄勇等对安徽地区副热带高压控制下的对流研究表明，受副高控制后深对流云的发展被抑制，多数会消亡[2]。对于深对流云的观测和研究全球各地使用着不同的观测手段，其中包括地面雷达的观测和人造卫星星载雷达的观测。1997年11月27日发射的热带测雨卫星（TRMM）是第1颗搭载降水雷达（PR）的气象卫星，同时还携带TRMM微波图像仪（TMI）和可见光/红外扫描仪（VIRs）[3]。在卫星上加载雷达，运用各种观测雷达使人们能更好地研究地球大气。TRMM的应用方便了对深对流云的观测和研究。笔者主要是通过TRMM卫星的星载仪器在1998～2005年3～8月的各项观测数据对东亚地区深对流云进行观测研究，探讨深对流云发生和发展机制。

1资料与方法

TRMM是一颗非太阳同步极轨卫星，飞行高度350 km（2001年8月7日后改为400 km），轨道倾角约35°，探测范围38°S～38°N，环绕地球一周的时间约为96 min[2]，其所搭载的探测器有雨雷达（PR）、微波成像仪（TMI），可见光、红外扫描仪（VIRS），云和地球辐射能量测量系统（CERES），闪电成像感应器（LIS）。笔者主要是通过TRMM卫星所搭载的微波成像仪（TMI）和闪电成像感应器（LIS）在1998～2005年3～8月的观测数据对东亚地区深对流云进行观测研究，其中，TMI资料主要选取回波顶高和85.5GHZ微波信号通道下所得到的极化修正亮温（PCT85）进行分析；LIS资料中包括闪电位置（经度和纬度）、闪电辐射能、闪电持续时间、闪电族和闪电次数，在此主要选取闪电发生次数，运用sufer软件作图，得出闪电的地域和时间差异，并分析其原因。

2结果与分析

2.1深对流云的空间分布特征从1998～2005年3～8月40 dBz最大雷达回波高度在8 km以上的深对流云空间分布（图1）可以看出，深对流云分布呈陆地大于洋面、沿海大于内陆、低纬大于高纬的特征；在我国的华东和东南这2个区域的对流云的发展和分布密度远大于其他区域，入夏以后深对流云的发展变得活跃可能是由于切变线伴随弱冷空气将自西北向东南横扫华东地区，造成深对流云的发展得到加强。

2.3.1闪电活动。

2.3.1.1季节变化。TRMM卫星搭载的LIS闪电探测仪采用光学方法探测闪电，由电耦合装置（CCD）阵列和实时资料处理单元2个主要系统组成[4]。从东亚地区LIS所观测的闪电1998～2005年3～8月的月际变化（图3）可以看出，闪电的季节性分布比较明显，盛夏季节是闪电出现的主要季节，8月的闪电发生次数最多，从4月开始闪电的活动发展就很活跃，6～7月闪电次数有所下降，这可能是由于受副热带高压控制，深对流云的发展受到抑制；8月闪电次数创年内最高，这是因为此时副热带高压继续西伸，中心向内陆发展，东亚高空转为西北风，不时有冷平流，地面温度较高，层结不稳定程度加大，导致对流发生强度增加[4]。

2.3.2亮温。TMI是一个5频率9通道微波辐射计，5频率分别为10.7、19.4、21.3、37.0和85.5 GHz，除其中21.3 GHz仅为V极化外，其余频率均为双极化[3]。这里主要研究的是1998～2005年3～8月份TMI观测数据下85.5 GHZ频率所观测的亮温。从1998～2005年3～8月修正后的85.5 GHZ下的极化修正亮温（PCT85）季节变化（图5a）可以看出，3月份的PCT85最大，8月的PCT85最小；在6月由于受到副热带高压的控制，强烈的下沉气流抑制着对流的发展，进而导致在6月份的PCT85有所上升，7月以后副热带高压继续西伸，中心向内陆发展，东亚高空转为西北风，不时有冷平流，导致7月以后云顶亮温的降低。由1998～2005年3～8月的PCT85在各亮温区间上的分布天数（图5b）可见，亮温的分布主要集中150～200 K，大于250 K的深对流云分布天数极少，深对流云的发展特别旺盛的50～100 K区间内的发生天数也很少，说明3～8月深对流云的PCT85主要集中在150～200 K，其对流云的发展比较旺盛。