【摘 要】
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降水潜热是驱动区域和全球大气环流的主要能量来源,准确把握潜热垂直结构是正确理解Walker环流、厄尔尼诺南方涛动(ElNinoandSouthernOscillation,简称ENSO)、季风、热带太平洋30-60天低频震荡(Madden-Juianoscillation,简称MJO)、台风和锋面等不同尺度大气现象的前提。然而,现有的卫星潜热反演产品大多以查表法为主
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降水潜热是驱动区域和全球大气环流的主要能量来源,准确把握潜热垂直结构是正确理解Walker环流、厄尔尼诺南方涛动(ElNinoandSouthernOscillation,简称ENSO)、季风、热带太平洋30-60天低频震荡(Madden-Juianoscillation,简称MJO)、台风和锋面等不同尺度大气现象的前提。然而,现有的卫星潜热反演产品大多以查表法为主,对云模式的依赖性较大,而对潜热与云和降水可观测量之间的物理联系发掘不够。最近出现的潜热反演物理算法(CPPROF)则充分利用了卫星观测的高分辨率云水和雨水廓线信息,基于云物理基本原理构建了潜热与云和降水的定量联系,对模式依赖性小,有很好的反演效果。但该方法在模式敏感性、算法实用性方面还亟待完善。本论文首先深入分析了基于查表法的卫星反演潜热产品(以TRMM,TropicalRainfallMeasuringMission,2A12产品为例)的不确定性,阐明了发展潜热反演物理算法的必要性;其次利用WRF(WeatherResearchForcastingModel)模式的模拟结果,研究了潜热对多种大气可观测量的相关性,提出了潜热反演物理算法的改进方向;再次,检验了CPPROF算法反演的效果对模式中不同微物理方案的敏感性,证明了该算法在不同模式中的通用性;最后,借助WRF模式对全球不同暖云降水系统的模拟,开发了基于云顶高度(CloudTopHeight,简称CTH)、云水路径(CloudWaterPath,简称CWP)和近地表降水率(NearSurfaceRainRate,简称NSRR)的暖云降水云水廓线反演查算表算法,实现了CPPROF算法反演暖云降水潜热的业务化。取得的具体结果如下：(1)基于查表法的卫星反演潜热产品的检验和评估本文针对潜热资料不易直接检验的特点,首先匹配融合了TRMM2A12、1B11(微波成像仪资料)和1801(可见光和近红外扫描仪数据)资料。借助融合资料中的红外和微波信号,对云顶高度和云相态进行了分类识别。通过评估2A12资料云水廓线的合理性来间接评估潜热廓线的垂直结构。检验结果表明,由于2A12资料仅利用云顶和微波亮温作为潜热反演的查表要素,未利用云顶温度对潜热廓线进行约束,未建立潜热与具体云雨垂直结构的物理联系,因此其结果出现了一定程度的误差。具体表现为：2A12反演的降水冰云基本合理,降水冰云云层深厚,潜热廓线表现出了明显的对流降水加热形态,统计显示合理的降水冰云比例达到70%以上;不确定降水冰云多为层云或卷云,云层较薄,云量较少,2A12资料常将此类云误判为暖云,统计显示合理的不确定降水冰云比例不到1%;尽管降水暖云红外云顶亮温较高(
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