利用地基雙偏極化微波輻射計估算降雨
葉南慶 1 汪建良 2 陳萬金 3 胡仁基 4 蔡明達 2
1國防大學理工學院國防科學研究所
2國防大學理工學院環境資訊及工程學系
3大華技術學院電子工程學系
4國防部國軍氣象中心
(中華民國一百年四月二十一日收稿;中華民國一百年七月二十六日定稿)
摘 要
地基雙偏極化微波輻射計為一接收由上而下大氣輻射的儀器,其所觀測的亮度溫度(Brightness Temperature, Tb)資料可用來估算降雨。本研究使用的雙偏極化微波輻射計,具有 18.7 GHz 與 36.5 GHz 的垂直及水平極化頻道等二個頻率、四個頻道。第一及二頻道為位於 18.7 GHz 的水氣吸收線區,第三及四頻道則位於 36.5 GHz 的窗區。本研究目的為利用此輻射計估算降雨強度,其方法是使用雙偏極化微波輻射計 Tb 與雨量計降水強度做定量相關性分析,利用兩者間之迴歸方程式求得。
初步分析顯示,大氣中液態水含量隨著大氣垂直高度增加而呈指數下降;由連續 24 小時觀測 Tb 和垂直極化與水平極化的差值分析顯示,降雨時,Tb 隨降雨量增加而升高,而極化差值(Polarization Difference, PD)則隨之減小。在誤差分析方面,觀測資料必須考量風速風向的影響,當風向為北北西且風速約達 2 ms–1以上時,觀測資料因水滴沾附在感應器表面而產生異常變化。
研究結果顯示,雨量計降雨強度與輻射計 Tb 之間的相關性,以累積 60 分鐘的降雨量與 Tb 的相關性最佳。研究方法為利用 18.7 GHz 及 36.5 GHz 的 Tb 分別與實際降雨強度進行迴歸擬合,並使用獨立資料對兩迴歸方程式進行驗證。驗證結果顯示,兩迴歸方程式反演之降雨強度均方根誤差分別為 2.07 及 2.08 mmhr –1。
關鍵字:地基被動微波輻射計、降雨率、偏極化
