위성관측(TRMM)에서 유도된 열대육지에 대한 강수율

Abstract

본 연구에서는 TRMM Microwave Imager (TMI) 복사계와 강수 레이더(Precipitation Radar; PR) 강수율(R_(PR))의 위성관측 자료를 이용하여 TMI 복사계 자료로부터 열대육지에 대한 강수 정보를 유도하였다. 또한, 85 ㎓ 외에 19 ㎓와 37 ㎓ 채널의 밝기온도도 강수 분석에 사용되었다. TMI 85 ㎓ 밝기온도(T_(85V))와 PR 관측에 의하면, 강수의 일차 극대값은 T_(85V) = 220 K에서, 그리고 다소 약한 이차 극대값은 T_(85V) = 150 K에서 나타났다. 이러한 극대값들은 19 ㎓와 37 ㎓ 밝기온도의 차이(T_(19-37))와 R_(PR)의 관계에서 뚜렷하게 나타났다. 강수의 일차 극대값은 T_(19-37) = ~20 K, 그리고 이차 극대값은 T_(19-37) = ~40 K에서 나타났다. 기존 연구(e.g., Houze, 1997)와 복사 전달실험에 의하면, 일차 극대값은 (빙정에 비하여) 과냉각 수적의 상대적으로 약한 산란, 그리고 발달하는 뇌우의 상승기류에서 수막으로 둘러싸인 빙정의 결과로써 추정된다. 이차 극대값은 빙정으로 인한 강한 산란과 관련되어 있는데, 이러한 빙정 입자들은 상승기류가 약해지거나 대류형에서 층운형 강수로 바뀌는 뇌우에서 형성된다. 본 연구에서는 이러한 관점과 기존 강수 알고리즘을 개선할 목적으로 강수 복원 알고리즘을 유도하였다. 이 알고리즘에서는 10, 19, 21, 37 ㎓의 TMI 밝기온도(T_(10V), T_(19V), T_(21V), T_(37V))에서 유도된 두 개의 변수를 ~20 ㎞ 공간 규모에서 사용하였다. 그리고 이 알고리즘에서 세 번째 변수는 20 ㎞ 공간 규모 내에서 T_(85V)의 수평 기울기(dT_(85V)/dr)[K ㎞^(-1)]이며 ~5 ㎞ 공간 규모를 갖는 85 ㎓ TMI 관측으로부터 유도된다. 이러한 세 가지 변수들을 사용하여 본 연구의 강수 복원 알고리즘은 20 ㎞의 공간 규모에서 순간 강수율을 유도하기 위하여 구성되었다. 이 강수 복원 알고리즘은 초기에는 제한된 지역의 PR 강수율 자료를 기반으로 만들어졌다. 그러나 이 알고리즘은 여러 다른 열대 육지와 계절에 대하여 적용되었다. 본 연구에서 유도된 20 ㎞ 공간 규모에서의 순간 강수율, 그리고 3° 위도 × 5° 경도 규모에서의 계절별 평균값은 기존의 TMI 강수 알고리즘보다 PR 값에 더 잘 일치한다.;This study derived precipitation information over tropical land regions from the satellite data of TRMM Microwave Imager (TMI) radiometer, based on simultaneous observation of precipitation radar (PR) rain rate (R_(PR)). The TMI data of brightness temperatures at 19 ㎓ and 37 ㎓ as well as 85 ㎓ were used to analyze the precipitation. According to the TMI brightness temperature at 85 ㎓ (T_(85V)) and PR observation, the strong maximum of precipitation occurred at T_(85V) = 220 K, and the weaker maximum, which was less strong than the former, was observed when T_(85V) = 150 K. The trend of these maxima was more clear at we consider both R_(PR) and the differences of brightness temperature between 19 ㎓ and 37 ㎓. The strong maximum of precipitation occurred at T_(19-37) = ~20 K, while the weaker maximum was appeared at T_(19-37) = ~40 K. Based on the literature (e.g., Houze), 1997, and radiative transfer theoretical simulations, the strong maximum is due to scattering of super cooled rain drops, relatively weaker than that of ice crystal, and water coated ice hydrometeors at updraft of developing thunderstorm. Moreover, the weaker maximum is correlated with strong scattering due to the ice crystal. The ice particles are generated by the thunderstorm when it is in the transition state from convective to stratiform type, or its updraft becomes weaker. This study developed a rain retrieval algorithm, based on the above viewpoints in order to improve the previous rain algorithm. Here a near algorithm used the two variables as follows; one is obtained from the TMI brightness temperatures at 10, 19, 21, and 37 ㎓, with ~20 ㎞ horizontal scale, and the other, which is the mean horizontal gradient of T_(85V) with 20 ㎞ horizontal scale, is given from the TMI observation at 85 ㎓ with ~5 ㎞ horizontal scale. Finally, the algorithm of this study was configured using the above three parameters for the purpose of inducing the instantaneous rain rate with 20 ㎞ horizontal scale. Originally, the current algorithm was built from the data of PR rain rate of the limited region, but also applied to the different tropical land regions and different seasons. It is noted that the seasonal averages from our algorithm with 3° × 5° (lat × lon) scale are more consistent with PR values than those from the previous TMI rain algorithm.