深层对流的多频率太空雷达视角
大气与海洋物理
2024-11-25 v2 地球与行星天体物理
摘要
全球数值天气模型开始解析大气湿对流，这带来了对观测约束的关键需求。一种可行方案是太空雷达，其运作于三个波长：Ku 、Ka 和 W 频段。过去许多关于深层对流的研究主要依赖 Ku 频段，因为其对衰减和多次散射不那么敏感。然而，未来的太空雷达任务可能不包含 Ku 频段雷达，因此考虑从 Ka 频段或 W 频段相对于 Ku 频段的观察视角将非常有用。本研究检验了与 Global Precipitation Measurement (GPM) 任务和 CloudSat 同时期数据集，以及整个 GPM 记录，以比较深层对流中各种波长的对流特征。我们发现，W 频段反射率 (Z) 趋向于在 Ku 频段定义的回波顶部附近最大化，而 Ka 频段则通常在距离该位置下方 4-5 km 处最大化。W 频段在 melting level 之上的最大 Z 高度与 Ku 频段最大值的关系并非线性。然而，利用整个 GPM 记录，Ka 频段 30 dBZ 回波顶部可与 Ku 频段 40 dBZ 回波顶部呈线性关系， 为 0.62，均方根误差约为 1 km。Ka 频段回波顶部的空间分布与 Ku 频段回波顶部相当，突显了相对较大 ice water path 的区域。本文表明，类似于 NASA 的 Investigation for Convective Updrafts 这样的仅使用 Ka 频段的任务，应能够以类似 Ku 频段系统的方式表征全球对流。
引用
@article{arxiv.2406.17110,
title = {A multi-frequency spaceborne radar perspective of deep convection},
author = {Randy J. Chase and Brenda Dolan and Kristen L. Rasmussen and Richard M. Schulte and Graeme Stephens and F. Joe Turk and Susan C. van den Heever},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.17110},
year = {2024}
}