2012-0A7cta-S1cie3nti#aru#m#Na#tur#ali#um#U##niv#er#sita#tis#Pe#ki#nen#sis2,V0ol1.472,N-o.047(Ju-ly120131)#######2#012-07-13########IR4通道反照率计算及其在降水过程分析中的应用王洪庆†王凌霄王玉林隐静北京大学物理学院大气与海洋科学系,北京100871;†通信作者,E-mail:摘要在推导IR4通道反照率反演公式的基础上,将IR4通道亮温及其反照率计算结果用于北京地区夏季降水过程的个例分析。结果表明:IR4通道反照率在降水形成前会出现明显的先升后降的现象,对降水的反馈早于红外长波(IR1)和水汽(WV)通道;在强降水后的弱回波阶段,IR1和WV通道亮温会继续下降,极值位置延迟于雷达最强回波位置,而IR4通道亮温和反照率这一阶段的变化趋势与以上2个通道相反。关键词静止气象卫星;IR4通道;反照率;降水;天气雷达P445;TP751ComputationofChannelIR4AlbedoandItsApplicationsinPrecipitationAnalysisWANGLingxiao,WANGHongqing†,WANGYu,LINYin激ngDepartmentofAtmosphericandOceanicSciences,SchoolofPhysics,PekingUniversity,Bei激ng100871;†Correspondingauthor,E-mail:AbstractBasedonthederivationoftheformulaofchannelIR4albedo,thedataincludingthebrightnesstemperatureandthealbedoofchannelIR4wasappliedtoanalyzeacaseoftheprecipitationinsummerinBei激ng.TheresultsshowthatchannelIR4albedowillincreaseandthendecreasesignificantlybeforetheprecipitationisgenerated.ChannelIR4hasanearlierfeedbackontheprecipitationthanlong-waveinfrared(IR1)channelandwatervapor(WV)channel.Intheweakechophaseafterheavyprecipitation,thebrightnesstemperaturesofchannelIR1andWVwillcontinuetodecreasewhilethetemperatureandalbedoofchannelIR4continuetoincrease.Correspondingly,theappearanceoftheminimumbrightnesstemperaturesofchannelIR1andWVislaterthantheappearanceofthemaximumechooftheweatherradar.Keywordsgeostationarymeteorologicalsatellite;channelIR4;albedo;precipitation;weatherradar可以透过卷云探测到冰雪和雾[2],常用于森林火险、火山预警和夜间海雾等地表现象的监测[3]。IR4通道在对流性天气过程的分析中也有一定意义。3.7μm处于普通云滴大小范围中,因此该通道辐射属性与云滴大小有关[1]。1984年,Liljas[4]首次利用卫星观测资料分析了深对流风暴云顶在3.7μm通道的微观物理特征,并在1986年指出3.7μm通道反照率的增强与风暴云顶的属性有关[5]。1991年,Setvák等[6]提出云顶的微观物理结构的不同可能导致3.7μm通道反照率的差异,并推算出其计算公近几年来发射的地球静止气象卫星(如FY2和MTSAT系列等),所搭乘的辐射计都增加了IR4通道。新增的IR4通道波段为3.5~4.0μm,中心波长约为3.7μm,位于太阳光谱的长波端和地球黑体辐射的短波端之间,包含了反射太阳辐射及地球和云所发射的辐射。其辐射属性比较复杂,因为日间太阳散射是地球发射辐射的3倍,而夜间太阳散射对该通道辐射量几乎没有任何贡献。在某种意义上,IR4通道既可作为可见光通道(日间),又可作为红外长波通道(夜间)[1]。IR4通道对地表情况较为敏感,国家自然科学基金(40875019)资助收稿日期:2010-04-17;修回日期:2010-09-23;网络出版日期:2011-04-27网络出版地址:2012-07-13################2012-07-13#######2#012-07-式。Melani等[7]进一步提出假设:3.7μm通道的反照率可能与冰晶的尺度分布有关,小尺度冰晶数量越多,反照率越高。2005年,Lindsey等[8]运用简单的辐射模式定量地模拟出两者之间的关系,并强调要真实温度T而非亮温T3.7。理论上,不同通道上,同一物体的真实温度是不变的,而亮温是变化的。因为IR1通道是远红外通道,中心波长约为11μm,发射率近似为1,其总通道近似等同于绝对黑体,因此可以将IR1通道亮温近似等于真实温度T。这样,可以将IR1通道亮温T11作为T代入普朗克函数,得到在强上升运动情况下,由于云滴在零度层以下的“停滞时间”较短,往往形成体积较小、数量较多的冰晶,3.7μm通道反照率可以作为表征上升运动强弱的标志之一。近几年,国内也开展了3.7μm通道的应用,但大多集中在海...