Ana Sayfa › Genel › Yağış Ölçümleri
Uzaydan yağış tahmini ve bulut üstleri aracılığıyla yayılan radyasyon miktarını ölçmek sistemine dayanmaktadır. Radyasyonun çoğu en derin bulut bölgelerinde benzer veya daha büyük boyutu radyasyon dalga boyu parçacıkları içine nüfuz etmez. Bu nedenle, en uzun dalga boyları hariç, radyasyon presipite bulutların en üst bölgelerine geliyor ve bu yüzden sadece yağış dolaylı olarak yüzey ile ilgili olabilir. Dolayısıyla orada bir çok teknik prosedürler kullanıyorsunuz.
Yağış yoğunluğu oranı değişikliği bulut tepe alanlarındaki soğumanın (T <235 ° K) büyümesi ile değişir. Bu bulut üst seviyesinde farzedilen genleşmede sapma göstergesi için havada ve dolayısıyla, yükselen havanın yağış oranında bir artış olduğu varsayılmıştır. Ancak, geniş bir alan üzerinde kullanıldığı zaman, bu yöntem ile önemli bir iyileşme görünmüyor, olabildiğince basit yöntem ile ilgili tüm bulutların tepeleri belirli bir eşik sıcaklık T değerinden daha soğuk varsayar çökelme için sabit bir oran G mm h–1, burada T = 235 ° K ve G = 3 mm h-1 doğu ekvatoryal Atlantik tipik bir örneğidir. Bu yöntem küresel Yağış İndeksi (GPI) içinde yaygın olarak kullanılır hale geldi. Bu gibi alan yöntemleri de sadece yeterince büyük konvektif yağmur bulutu sistemlerinin tam gelişimi iyi şekilde temsilini sağlamak için çok sayıda fırtınayı kapsayacak şekilde bir zaman-mekan alanı için çalışmak gerikir (örneğin, 2.5° x 2.5° x 12 saatler).
Bulut dokusu tarafından konvektif ve stratiform bulutların içinde üst sıcaklık sınıflandırılması arazi üzerindeki tropikal yağışlarda bazı iyileşmeler göstermiştir. Ancak, büyük ölçüde konvektif olmayan bulut sistemleri için geçerli değildir soğuk olan bulut üst alanı ve yüzey yağış arasındaki "konvektif" ilişkisi nedeniyle (kızıl-ötesi yöntemlerle geri kalanı boyunca) orta enlemlerdeki kış sistemlerinde başarısız olur. Görünür dalga boyu kullanıldığı zaman konveksiyon gücünü karakterize etmek için de kızıl ötesi dalga boyları ile bulut yüksekliğini belirtmeye çalışmak için kullanılır. Ancak, bu işlemler parlak cirrus bulutu veya düşük seviyeli orografik yağmurun varlığı ile yanıltıcı olabilir.
Yaklaşık 10 mikronluk atmosferik pencere iki yakın aralıklı dalga bantları, 10,8 ve 12 mikron merkezli ayrılmıştır. Bulutlar uzun dalga boyunda bol emme ve yayılabilme yapabilirler. Bu nedenle, 12 mikron dalga ile karşılaştırıldığında ince bulutlar 10,8 mikron radyasyon düşük ve sıcak seviyelerden, iki kanal arasındaki parlaklık katkı olacak bir sıcaklık farkı yaratır. Daha kalın bulutlardan büyük parlaklık sıcaklık farkı olan cirrus bulutlarından ayırt edilebilmekte olduğu gösterilmiştir.
Bu bulutlar presipite başlatıcı olarak dikkate alınmaz ince bulutlar çıkartılmasına yardımcı olur. Çok soğuk bulut üst sıcaklığı her zaman yağış için bir gereklilik değildir, bu durumda kızıl-ötesi eşik tekniği bozar. Yağış oluşum süreçleri büyük bulut damlacıkları ve varlığını gerektiren ve/veya bulut içindeki buz parçacıkları genellikle bulut üst seviyelerine yayılmıştır. Büyük parçacıkları 1,6 ve 3,7 mikron radyasyonu küçük bulut damlacıklarından çok daha güçlü emer. Zerreciklerin bu etkisi etkili olunan yarıçap hesabında olumlu etki yapar (reff = Yüzey alanın integralinin hacim alanını integraline bölünmesi) Bu kanıtlanmıştır ki reff = 14 mikron bulutların üst sıcaklığına bakılmaksızın bulutları tasfir etmek için kullanılabilir (Şekil 12).
Mikrodalgalar fiziksel olarak özellikle de en uzun dalga bantları gerçek yağış ile ilgili en iyi ölçümleri sağlar. yağış bulutları ve yüzeyi ile pasif mikrodalga etkileşimleri Şekil I.3.13 içinde, iki dalga bantları , kısa (85 GHz) ve uzun (19 GHz) kullanarak gösterilmektedir. Ölçüm teknikleri emme ve saçılma iki fiziksel prensibe dayanmaktadır.
Su damlacıkları / emisyon katsayısı, yüksek frekanslar için nispeten artan büyüklükte emme vardır. Emisyon dikey bütünleşmiş bulut ve yağmur suyu düşük frekanslarda orantılı olduğunu, ancak daha yüksek frekanslar için artan emme kapasitesi nedeniyle emisyon şiddetleri hafif yağmurlu durum için beklenir.
Şekil 12. Başlangıç alanı bölümü, tanımlanmış alan ile reff ≥14 mikronlar (Asat), konvektif bulutlar için radar tarafından tespit edilen çökelmiş alanın fonksiyonun bir fonksiyonudur (Arad). Çok katmanlı bulutların pencereleri, 245 K daha yüksek bulut üst sıcaklığı pencere işaretleri ile katı daireler şeklinde işaretlenir ve işaretli bulut üstü sıcaklıkları 245 K den düşük olanlar pencereler içi boş daire ile işaretlenir. CRsat bulut yarıçapı parametre ve CRmax belirli bir koyuluk için maksimum bulut yarıçapı. (Rosenfeld ve Gutman, 1994; Lensky ve Rosenfeld, 1997)
Buz parçacıklarında küçük emisyon emmesi var oldukça, ancak özellikle bazıları yüksek frekanslarda mikrodalga radyasyon dağıtıcılardan daha yüksektir. Bu nedenle, yüksek frekansları (85 GHz) de, çünkü bulutların üst bölümlerinde büyük buz saçılması nedeniyle onu geri yansıtır, buz çoğu radyasyon yüzey ve yağmurdan yayılan etkili bir yalıtkanlık yapar.
Mikradalga sensörüne ulaşan kalan ışın yayılımı, daha soğuk bir parlaklık sıcaklığı olarak yorumlanır. Saçılma tabanlı geri kazanımlar için belirsizlik donmuş hidrometeorlar arasında havada ve yüzeye ulaşan yağışta tutarlı bir ilişki olmaması önemli bir kaynaktır. Emilme ve saçılma yukarıda anlatılan iki fiziksel ilke ile yağmur tahmin yöntemleri çok sayıda formülde kullanılmıştır. Genel olarak, okyanus üzerinde pasif mikrodalga yağış tahminlerinde doğrulukta faydalı. Ancak, ekvatoryal Pasifik üzerinde, pasif mikrodalga basit infra-red yöntemi (GPI) ile karşılaştırıldığı zaman önemli ölçüde geliştirilmiş bir beceri göstermez.
Arazi üzerinde pasif mikrodalga algoritmaları buz mekanizması saçılması ve bu dolaylı yağmur tahmin yöntemi temel olarak yağmuru daha doğru algılayabilir. Ayrıca, havada önemli miktarlarda buz içermezse bulutlardan arazi üzerinde yağış, çoğunlukla tespit edilemez.
Pasif mikrodalga yöntemlerinin doğruluğunda büyük bir sınırlayıcı faktör büyük kaplama alanı vardır, özellikle daha yüksek frekanslarda kısmi ışın dolgusuna neden olur. Çözünürlüğü yüksekTropikal Yağmur Ölçüm (TRMM) uydusu ile , mikrodalga yağmur tahminlerinde beklenen doğruluğuna karşılık gelen bir gelişme ile fazlasıyla artırıldı.
TRMM uydusunda bir radar (Aktif mikrodalga) 2,2 cm dalga boyunda yayın ve mikrodalga radiometeresi (19-90 GHz) vardır (Şekil I.3.14). Bu araçların çözünürlük aralığı yaklaşık 1 km dir, görünür ve kızıl ötesi radyometre için mikrodalga radiometereler yaklaşık 10 km. ve radar için 250 m. Radar daha önce uzaydan elde edilen ani yağmur tahminlerinin doğruluğu üzerinde bir iyileşme sağlamıştır. TRMM örekleri 35 derece kuzey ve güney arasında her alanda en fazla günde iki kez, örnekleme hatası yanlışlığın ana kaynağıdır.
Şekil 13. Etkileşimi yüksek (örneğin 85 GHz) ve düşük (örneğin 19 GHz) yağış bulutları ve yüzeyi ile pasif mikrodalga frekans. Dikey sütun genişliği yukarıya doğru giden radyasyon ısı yoğunluğunu gösterir. Resimli özellikleri ve sınırları şunlardır:
(a) Deniz yüzeyinin emme kapasitesi frekenslar her ikisi için düşük (1) ve yüksek (2) ;
(b) kara yüzeyinin geniş emme kapasitesi frekansları her ikisi için düşük (3) ve yüksek (4) : (c) bulut ve yağmur damlaları gelen emisyon, Bu düşük frekanslar için dikey entegre sıvı su ile artar (5), ama yüksek frekans için çabucak doymuştur (6); (d) düşük frekansta su emme kapasitesi sinyal yüzölçümünün emmesi ile maskelenir (7) ; (e) yağmurun doymuş yüksek frekans emisyon (8) yüzölçümünün arka planından belirgin bir şekilde farklı değil (4); (f) buz yağışı parçacıkları aşağı doğru yüksek frekanslı emisyonunun havada geri saçılması (9), neden olan soğuk parlaklık sıcaklıkları (10), ne olursa olsun yüzey emisyon özellikleri; (g) buzun düşük frekanslı emisyonu yukarı engellenmeden geçmesini sağlar (11), bulut üstü yukarısında sıcak parlaklık sıcaklığı vererek algılama (12). (Rosenfeld ve Collier, 1999)
Şekil 14. Texas üzerinde Şiddetli yağmur TRMM Mikrodalga görüntüleyici ve Yağış Radarlı TRMM uydusundan 04:39 UTC 1 May 2004 tarihinde elde edilen görüntü (Courtesy NASA)
TRMM gelen ölçüm kombinasyonu gibi ve sabit konunda duran uyduların uzaydan doğrusal küresel yağış tahminleri için en iyi potansiyeli sağlar. Şu andaki planlar bu sistemlerin uygulanması için küresel yağışın genel bakışı altındadır (GPM).
Tropikal bölgelerde var ise yağışın günlük döngüsü önemli bir aktivite olabilir ve faz ve döngüsünün yoğunluğu bölgeden bölgeye farklılık gösterebilir. Düşük eğim yörüngeli TRMM için böyle bir şekilde tam ekvatorun günlük dizi örnek olarak işleyerek bir ay boyunca sayı olarak geçiş süreci kullandı. Bu kutupsal yörüngede uydular için böyle değildir ki o ekvator geçiş zamanı için hep aynı durumda değildir.
Bu nedenle gündüz döngüsü örnekleme hataları nedeniyle artabilir. Aylık ortalamaların üzeriden 280 km2 ve 10 saatlik bir örnekleme aralığı, TRMM uydu, örnekleme hatası için uygun olan yaklaşık yüzde 10 dur. Ancak, diğer bölgelerdeki taşınım sistemleri bu kısa ilintisiz tropik yağmur için gözlenen, konvektif sistemleri için, örnekleme hatası daha büyük olma olasılığı yüksektir. Birikmiş toplam yağışı hesaplamak için uydu algoritmalarının doğrulamasına karmaşık ve farklı teknik yollarla , yani entegrasyon süresi ve kapsamı benzer özelliklere sahip veri sağlamak içinde yapılmalıdır. Şu anda uzaydan alansal yağış ölçümü için en doğru tropikal okyanuslar üzerinde elde edilebilir, GPI ‘in yanı sıra uzun süre (aylar iyibarıyle) entegre yağış için pasif mikrodalga teknikleri gerçekleştirilir. Ancak, yaygın tropik bazı yerlerde sığ bulutlardan “sıcak yağmur" olduğundan dolayı bireysel etkinlikler için hatalar büyük olabilir. Pasif mikrodalga teknikleri giderek konvektif yağış daha az sıklıkla ortaya ortaya çıktığı yüksek enlemlerde avantajlı hale gelir. Burada en doğru gerçekleştirme sabit konumlu uydulardan kızılötesi ile pasif mikrodalga birleştirerek elde edilir.
Yağmur bulut sistemlerinin büyük dinamik ve mikrofiziksel çeşitliliği nedeniyle, infra-red tekniklerindeki doğruluk arazi üzerine konvektif yağmurda biraz daha düşük olabilir. Bu yağış ve bulutların üst kısımlarının özellikleri arasında büyük bir değişkenliğe neden olur. Onun emme kapasitesi büyük ölçüde 35 GHz den düşük frekanslarda yararlılığını azaltır, çünkü pasif mikrodalga tekniklerindeki beceri de arazi üzerinde azalır.
Bununla birlikte, arazi üzerinde 88.5 GHz sonuçları cesaret vericidir.
