利用TMI微波频道反演海上颱風定量降水之研究

陳萬金¹ 胡仁基¹ 劉振榮² 張茂興¹

¹國防大學中正理工學院應用物理系
²國立中央大學太空暨遙測中心

(中華民國九十四年七月二十日收搞；中華民國九十五年二月六日定稿)

摘要

　　本研究之目的是針對颱風降水所導致的災害,使用 1998~2004 年 TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)衛星上的TMI (TRMM Microwave Imager)微波資料及日本宮古島附近十一個島嶼測站之地面觀測降雨量資料,以統計法建立多頻道線性迴歸方程式,估算海上颱風之定量降水。首先,研究步驟是於颱風期間運用 Ferraro et al. (1994)所發展之SI (Scattering Index)法及 Chen and Li (2000)之TC(Threshold Check)法結合而成的CC (Combination Check)法,進行降雨區辨識,區分衛星觀測值爲有雨及無雨區,進而將有雨區的資料分別估算出對流及層狀的降雨強度。研究結果顯示,在衛星觀測值分辨為有雨及無雨的整體成功辨識率,2002~2004 年分別為99.4%、100%及100%。在定量驗證方面,反演之降雨強度與島嶼測站降雨觀測值之間相關係數約為0.74,均方根誤差為3.75mm/hr。此外,對弱降水天氣系統而言,衛星反演値有高估的現象;反之,對強降水系統,衛星反演值則有普遍低估的現象,其主要原因為視場(field of view)內降雨分佈不均所造成。因此,本研究採用TRMM衛星上之VIRS (Visible Infrared Scanner)高解析度紅外線頻道,以監督式分類(Supervised Classification)方法去除降雨分佈不均勻的匹配資料,以降 低反演誤差。
　　本研究結果亦與GPROF (Goddard Profiling Algorithm) 2A12物理法近地面降雨反演值以及Chen and Li(2000)於梅雨期中尺度對流系統降雨強度迴歸式反演值比較,結果顯示皆優於以上兩種方法,顯見 GPROF 近地面降雨反演值目前僅適合於全球尺度,對於區域性之降水估算仍有不足之處。同時,發現不同季節時期所建立的反演迴歸式,僅適用於該季節的天氣系統使用。因此,對於颱風及梅雨天氣系統必須各自建立其關係式。為了增加衛星降水反演的時間及空間解析度,本研究未來將增加AQUA衛星的AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)及NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)衛星的AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit)微波資料,以利提升衛星降水反演的實用性。

關鍵詞：定量降水、降雨強度、微波頻道、線性迴歸、TMI、VIRS、AMSR-E