地面微波遙測資料在大氣水汽含量估算上之研究

劉振榮 高而正 林唐煌

國立中央大學太空及遙測研究中心

(中華民國八十五年四月十五日收稿；中華民國八十五年九月十六日定稿)

摘要

　　利用微波水汽吸收頻道可偵測到水汽放射的特性，由此放射訊號經由估算模式，便可推求大氣中的總水汽含量。本研究所應用的地面微波輻射儀為22.235GHZ之被動式微波輻射儀，由此輻射儀之天線所接收的大氣輻射值可用來進行大氣水汽含量之分析。本研究主要為求取不同型態大氣之總水汽含量和其輻射值間之關係，而利用地面微波輻射儀之量測資料，將可建立大氣輻射值和其總水汽含量之關係。此外本研究亦以輻射儀對大氣之量測，推求大氣水汽含量剖面和露點剖面以及不同土壤含水量之放射強度變化情形。
　　研究結果顯示，就晴空天氣狀況而言，若大氣中之總水汽含量越多，則由地面微波輻射儀所量取之亮度溫度值會相對增大，此乃因水汽放射之結果。就有雲的天氣狀況而言，輻射儀所接收到的亮度溫度值會比晴天狀況下高，一般而言，雲層愈厚，則輻射儀所接收到的輻射值也就愈大。在資料分析誤差方面，晴天、薄雲和厚雲資料的總水汽含量之均方根誤差分別為0.4891 cm、0.4097 cm和0.3886 cm。在本研究中，另使用連續性微波輻射儀觀測資料推估總水汽含量並比較探空資料所觀測的總水汽含量，其檢驗結果顯示其相關性與推估結果均甚合理，特別是對於晴空的天況下。在水汽含量剖面誤差分析上，均方根誤差百分比大都小於百分之三十，但高層則遠大於百分之三十。而就露點溫度均方根誤差剖面而言，最大時高達約4.5℃。對於量測土壤含水量之結果顯示，土壤含水量多寡會影響輻射值，且土壤含水量較多，輻射值會相對減小。

關鍵詞：水汽吸收頻道、總水汽含量、微波輻射儀