위성관측(MSU)에서 유도된 열대 태평양에서의 강수 알고리즘

Abstract

Rainfall algorithm over the tropical Pacific Ocean has been derived, based on monthly mean data of the satellite-observed Microwave Sounding Unit(MSU) channel 1(Ch1) at 50.3 GHz and channel 2(Ch2) at 53.74 GHz brightness temperature, and the rain-gauge observations at 23 island stations during the period from January 1980 to December 1999. In the algorithm, the Ch1 temperature sensitive to low tropospheric hydrometeors is heavily weighted, and the Ch2 temperature which reflects middle tropospheric temperature is also included because of the rainfall dependence on latitude in the tropics. Compared to previous study of Spencer(1993), the present algorithm has a better simulation with respect to rain-gauge values, showing the improvement of 55 mm/month in bias, 33 mm/month in RMS error, and 0.13 in correlation on an annual basis. This tendency is more pronounced in the convective region of 17.5S-20N. Previous rainfall records from various data sources which include the output of Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM) have been intercompared in order to estimate uncertainties among them. Rainfall data, obtained from satellite infrared observation, are more deviated from the average of the records over the subtropics possibly due to clouds without bringing rain. In the meantime, the rainfall derived from microwave observation shows more discrepancy with the average in the high latitude ocean because of the surface emission of sea ice. The seasonal movement and rainfall amounts in the InterTropical Convergence Zone(ITCZ) and the South Pacific Convergence Zone(SPCZ) have been also discussed with interannual variation. Satellite-observed rainfall formula in this study provides rainfall data for data-sparse ocean, and helps us to understand freshwater budget and air-sea interaction.; 열대 태평양에서의 강수 알고리즘을 유도하기 위하여, 1980년 1월부터 1999년 12월까지의 위성관측 MSU(Microwave Sounding Unit) 채널1(50.3 GHz)과 채널2(53.74 GHz) 월평균 밝기온도 자료와 열대 태평양의 28 지점 우량계 자료를 기초로 다중회귀분석을 실시하였다. 알고리즘에서는 하부 대류권의 대기물현상 및 온도를 반영하는 채널1 밝기온도가 가장 많이 가중되었다. 중간 대류권 온도를 반영하는 채널2 밝기온도는 위도와 높은 상관을 나타내므로, 이 밝기온도 경우에는 위도와의 회귀식이 알고리즘에 사용되었다. 기존 자료들에 대한 분석에서 적외선 관측으로부터 유도된 강수값들은 강수를 동반하지 않는 구름 상부에 민감하여 아열대 지역에서 큰 차이를 보였고, 마이크로파 (SSM/I) 관측에서 유도된 강수값에서는 해빙에 의한 표면 방출율 효과가 강수 유도에 오차를 일으키는 것으로 해석되었다. 열대 해양에서의 채널1 온도의 위도별 평균값은 열대 수렴대가 여름과 가을에 10N에서, 그리고 남태평양 수렴대가 봄과 여름에 7S에서 강화됨을 보였다. 열대 수렴대에서의 강수 극대값은 대략 11 mm/day, 그리고 남태평양 수렴대에서는 대략 10 mm/day로 열대 수렴대에서 더 크게 나타났다. 그러나 1998년의 TRMM 자료 분석은 남태평양 수렴대에서의 강수 증가를 보여 엘니뇨 현상에 의한 효과를 반영하였다. 채널1과 채널2 밝기온도들의 위도와의 상관 관계를 기초로 하여 유도된 본 연구의 강수 경험식은 열대 태평양에서 Spencer(1993)의 계산값보다 Bias에서 54.87, RMS error에서 32.67, 그리고 상관에서는 0.13 더 정확하게 나타났으며, 이러한 개선은 15N-15S에서 뚜렷하였다. 본 연구에서 유도된 강수 알고리즘은 실측이 어려운 열대 해양에서 위성자료로부터 강수 자료를 마련할 수 있음을 보여준다.