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暴雨是一种影响严重的灾害性天气。这种强对流灾害性天气系统由于空间尺度小,时间尺度短,使用常规观测资料很难抓住这种系统。地球静止气象卫星具有较高的观测精度和非常大的观测范围,不仅可以对暴雨等强对流天气系统实施监测,还能对雨量进行估计,是进行监测、预警和预报等最为常用而又非常有用的手段之一。使用静止气象卫星监测降水,国内外已经开展了很多的研究,但大多使用的是Meteosat-7,MTSAT-1R等国外的静止卫星,使用国内风云系列静止卫星反演降水的研究较少。这些研究多数使用的是1小时累计降雨量,而卫星观测是个瞬时值,对流云团移动会对卫星反演降水的结果造成影响。本文使用2010年5月-8月半小时间隔的FY-2E静止卫星多光谱资料以及江苏、安徽两省1589个加密气象自动站10分钟降雨资料,对卫星资料和降雨资料进行各种必要的订正以后,通过自动站经纬度和云顶实际经纬度在时空尺度上的匹配,建立了卫星各通道测量值与降水量的联系,讨论了卫星各光谱、亮温差以及亮温变率、亮温梯度与强降水的关系。 本文改进了FY2E卫星可见光反照率订正的方法,通过重新订正系数K,取得了比普通太阳天顶角余弦订正方法更好的效果;以及重新对卫星视差订正公式做了推导,修正了原公式的错误。由于可见光通道资料使用时段仅限于太阳天顶角小于60度的时段以及中红外通道IR4在夜间仅接收云顶和地面反射的长波辐射,没有白天太阳短波辐射的干扰,因此在白天时段选择红外和可见光通道组合,在夜间选择红外和通道24亮温差通道组合以及在晨昏时段选择红外和通道13亮温差通道组合,建立降水频数矩阵FR、非降水频数矩阵FNR及降水总量矩阵Rs,计算得出三种不同的二维卫星通道组合的降水概率矩阵和降水强度矩阵,研究发现:使用不同的卫星光谱建立的降水概率矩阵,其等效降水概率的阈值也不同。以IR1-VIS二维降水概率矩阵为例,选择35%做为区分雨区和非雨区的阈值,降水检出概率达到53.29%,而虚警率只有43.81%,Heike评分达到0.4087,CSI评分为0.3765,ETS评分为0.2568。同理,IR1-BT24二维降水概率矩阵选择等效降水概率阈值为33%,IR1-BT13二维降水概率矩阵选择等效降水概率阈值为31%时,雨区非雨区划分的效果最好。不同时段使用不同的降水矩阵可以实现全天候的降水监测,IR1-VIS降水矩阵使用时段是北京时早上9时到下午16时,IR1-BT24降水矩阵使用时段是北京时夜间21时到第二天早上05时,IR1-BT13降水矩阵使用时段是北京时06-08时和17-20时。经过2011年7月江苏全省两次降水过程检验:IR1-VIS二维矩阵对各等级的降水正确识别率达到71%以上,卫星反演降水等级与实测降水等级的相关系数达到0.95;夜间使用IR1-BT24二维矩阵对各等级降水正确识别率达到57.75%,卫星反演降水等级与实测降水等级的相关系数达到0.854;晨昏时段使用IR1-BT13二维矩阵对各等级降水正确识别率达到53.3%,卫星反演降水等级与实测降水等级的相关系数达到0.863。因此,IR1-VIS二维矩阵的降雨等级识别率最高,IR1-BT24二维矩阵的识别率其次,而IR1-BT13二维矩阵可以做为白天可见光波段和夜间中红外波段交替时段的一种补充。 由于受到资料限制,本文仅仅使用了30分钟一张的静止气象卫星资料和10分钟自动站雨量资料来研究降水,在后续的研究中考虑利用连续的两张云图“插值”计算出T+10分钟,T+20分钟的云图,以便在时间尺度上更好的匹配降水资料,相信会提高静止气象卫星反演降水强度的准确性,特别是夜间卫星反演降水的正确率。