利用微波資料定量估算海上颱風降水

胡仁基¹　陳萬金¹　劉振榮²　張茂興¹　簡宏彬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

摘要

　　颱風是影響台灣最重要的災變天氣，本研究使用1998至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，並估算海上颱風之定量降水。首先在颱風期間運用Ferraro (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，區分衛星觀測值為有雨及無雨區，進而將有雨區的資料分別估算出對流及層狀的降雨強度。並蒐集2002至2004年在宮古島附近海面上無雨時之微波資料，判斷其整體成功辨識率(含有雨及無雨事件)，分別為99.4%、100%、100%。在定量驗證結果顯示，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3.75 mm/hr；此外對弱降水天氣系統而言，衛星反演值有高估的現象，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)內降雨分布不均所造成。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匀的匹配資料，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)於梅雨期中尺度流系統降雨強度迴歸式反演值比較，結果顯示本研究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，此外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鋒面等不同之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衛星的 AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit)微波資料，以便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