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1、1、 热带降雨测量卫星 TRMM 的 3A12 和 3A25 产品数据集(1)观测仪器TRMM 计划是由日本国家空间发展署(NASDA)和美国国家航空航天局(NASA)地球科学办公室共同主持的一项国际联合计划。TRMM 卫星于 1997年 11 月 28 日发射。TRMM 卫星的仪器有 5 个:测雨雷达(Precipitation Radar, PR)、微波成像仪(TRMM wave Imager,TMI)、可见光和红外扫描仪(Visible and Infrared Scanner,VIRS)、云和地球辐射能量系统(Clouds and the Earth Radiant Energy Sy
2、stem,CERES)、闪电成像传感器(Lightning Imaging Sensor,LIS)。3A12 产品(TRMM 微波成像仪(TMI)0.5x 0.5格点化月水汽廓线 3 级产品)以 TRMM 卫星微波成像仪( TMI)的观测结果为主, 3A25 产品(TRMM 星载雷达( PR) 格点化月平均降水资料 3 级产品)以 TRMM 卫星星载雷达(PR)仪器的观测结果为主。降水雷达(PR)为装载于 TRMM 实验卫星的主动式微波辐射计。PR 为一主动式的相位数组雷达,具有 128 个单元,每个单元都包含了发射与接收机制。而主动式相位数组雷达的优点就是可以快速的扫瞄,并且不会产生造成卫星
3、高度变动的扭力,有助于卫星飞行时的稳定。而且这样的雷达也不需使用到高伏特瓦数的电源供应,相当符合于卫星上挂载的要求。再者有限扫瞄时间内必须尽可能应付扫瞄宽度、连续范围和独立取样数的需要,所以快速及耐用的扫瞄仪器是必须的,而主动式数组雷达就符合这样的需求,所以也被称为“分散的”雷达构造。TMI(TRMM Microwave Imager)系以星下点为转轴,面对地球做由左至右,离开星下点 49 度向前(天顶角约 52.8 度),作刈幅(swath)直线距离约 760 公里的锥形模式(conical mode)扫瞄。TMI 改良自美国地区 DMSP(Defense Meteorological Sa
4、tellite Program)卫星 SSM/I(Special Sensor Microwave/Imager Sounder),但增加了 10.7GHz 频道,并因应热带地区降雨特性,将原 22.235GHz 频率改为 21.3GHz,故其九个微波探测频道,所使用的是10.7、19.4、21.3、37 与 85.5GHz 五个微波波段,其中除了 21.3GHz 仅有垂直线性极化外,其余均为垂直与水平线性极化频道。(2)投影方式3A12 和 3A25 产品均为格点化数据。3A12 产品(TRMM 微波成像仪(TMI)0.5x 0.5格点化月水汽廓线 3 级产品)是利用 TRMM 3A12 算
5、法制作的 3 级数据产品,是使用 TRMM 2A12 资料来产生全球月平均的 0.5x0.5格点的垂直水汽廓线和地表降水资料。3A25 产品(TRMM 星载雷达( PR)格点化月平均降水资料 3 级产品)是由 2 级 PR 资料应用 3A25 算法得到的各种月尺度降水统计资料。资料包括两种空间分辨率:(1)5x 5经纬度格点的标准空间尺度;(2)0.5x 0.5的高分辨率。(3)数据处理过程3A12:利用 3A12 算法读取 2A12 资料,然后格点化到 0.5经纬度格点上。其数据流是 TMI 1A 资料 = TMI 定标后的亮度温度资料 1B11 = TMI 降雨结构资料 2A12 = TM
6、I 每月廓线资料 3A12。3A25 资料是在 PR 第 2 级数据产品的基础上计算得出的在 1 个月内的多种统计要素。下图是 TRMM 数据处理流程图 :(4)反演算法理论(5)数据质量状况3A12 和 3A25 产品均已通过严格的质量控制。TRMM 卫星的运行高度在 2001 年 8 月 7 日-24 日期间由 350km 调整到了403km。这次轨道抬升调整明显地延长了卫星的寿命。2001 年 8 月 7 日前为轨道抬升前(pre-boost) ,2001 年 8 月 24 日后为轨道抬升后(post-boost)。从2001 年 12 月开始,TRMM 科学计划小组开始发放所有轨道抬升
7、后的数据产品。由于轨道变更引起了 TRMM 卫星探测资料的前后不一致,详细情况在每个轨道的产品中有说明。对于 TRMM 的 5.0 版本数据产品,所有的轨道抬升后数据文件在其文件名的产品版本号部分标记为5A,而轨道抬升前的数据文件产品版本号则标记为5。对于 6.0 版本,轨道抬升前后的数据文件版本号没有区别。(6)产品特性3A12 产品的资料格式结构名称 类型 记录长度 (byte)维数(记录数) 刻度 值域 单位 描述ECS Core Metadata 字符型 10,000 - - - - ECS 核心元数据PS Metadata 字符型 10,000 - - - - 产品元数据GridSt
8、ructure 字符型 5,000 - - - - 格点详细的几何学描述SurfaceRain 浮点型 4 nlat*nlon 0.03000.0 mm/h南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的月平均瞬时降雨速率ConvectRain 浮点型 4 nlat*nlon 0.03000.0 mm/h南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的月平均瞬时对流性降雨速率StratiformRain 浮点型 4 nlat*nlon 0.03000.0 mm/h南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的月平均瞬时层云降雨速率CldWater 浮点型 4 nlat*nlon*nlayer 0.010
9、.0 g/m3南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的每个垂直层次的月平均云中液态水含量PrecipWater 浮点型 4 nlat*nlon*nlayer 0.010.0 g/m3南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的每个垂直层次的月平均可降水含量CldIce 浮点型 4 nlat*nlon*nlayer 0.010.0 g/m3南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的每个垂直层次的月平均云中冰水含量PrecipIce 浮点型 4 nlat*nlon*nlayer 0.010.0 g/m3南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的每个垂直层次的月平均可降冰晶含量LatentH
10、eat 浮点型 4 nlat*nlon*nlayer -256256 deg/h南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格的每个垂直层次的月平均潜热释放量NpixTotal 整型 4 nlat*nlon 0 10,000.0 南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格上地表降水大于等于0.0(mm/h)的整月累积象素点数NpixRain 整型 4 nlat*nlon 0 10,000.0 南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格上地表降水大于 0.0(mm/h)的整月累积象素点数NpixConvectRain 整型 4 nlat*nlon 0 10,000.0 南北纬 40 度之间的0.5x
11、 0.5网格上地表对流性降水大于0.0(mm/h)的整月累积象素点数NpixStratiformRain 整型 4 nlat*nlon 0 10,000.0 南北纬 40 度之间的0.5x 0.5网格上地表层云降水大于0.0(mm/h)的整月累积象素点数NpixUnclassifiable 整型 4 nlat*nlon 0 10,000.0 南北纬 40 度之间 0.5x 0.5网格上,那些不能归类为对流性降水或层云降水的地表降水大于 0.0(mm/h)的整月累积象素点数,包括那些不明确的象素点NpixAmbiguous 整型 4 nlat*nlon 0 10,000.0 南北纬 40 度之间
12、,0.5x 0.5网格上,地表降水大于等于0.0(mm/h),并且降水标记也大于 0(不明确降水)的整月累积象素点数注释: nlayer = 14, 每个格点里的廓线层数。 Nlevel = 14, 每个格点里的潜热层数。3A25 产品的资料格式结构名称 类型 记录长度 (byte)维数(记录数) 值域 单位 描述ECS Core Metadata 字符型 10,000 - - - ECS 核心元数据PS Metadata 字符型 10,000 - - - 产品元数据GridStructure 字符型 5,000 - - - 给出格点详细的几何学描述Rain Rate Mean 1 浮点型 4
13、nlat*nlon*nh10.0-3000.0 mm h-1 5x 5格点的非零降雨率月平均值Rain Rates Dev. 1 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-3000.0 mm h-1 5x 5格点的非零降雨率月标准差Conv. Rain Rate Mean 1 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-3000.0 mm h-15x 5格点的对流云降水非零降雨率月平均值Conv. Rain Rates Dev. 1 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-3000.0 mm h-15x 5格点的对流云降水非零降雨率月标准差Strat. Rain Rates Mean 1
14、 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-3000.0 mm h-1 5x 5格点的层云降水非零降雨率月平均值Strat. Rain Rates Dev. 1 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-3000.0 mm h-1 5x 5格点的层云降水非零降雨率月标准差Zm Mean 1 浮点型 4 nlat*nlon*nh1 0.0-100.0 dBZ使用 1C-21 资料计算的5x 5格点的2、4、6、10 和 15km 高度雷达反射率和路径平均资料的月平均值Zm Dev.1 浮点型 4 nlat*nlon*nh1 0.0-100.0 dBZ使用 1C-21 资料计算的5x 5格点的
15、2、4、6、10、15km 高度雷达反射率和路径平均资料的月标准差值Conv. Zm Mean 1 浮点型 4 nlat*nlon*nh1 0.0-100.0 dBZ水平分辨率为 5x 5格点的对流云降水雷达反射率观测资料月平均值和使用 1C-21 资料计算得到的 2、4、6、10和 15km 高度的路径平均的月平均值Conv. Zm Dev. 1 浮点型 4 nlat*nlon*nh1 0.0-100.0 dBZ水平分辨率为 5x 5格点的对流云降水雷达反射率观测资料月标准差和使用 1C-21 资料计算得到的 2、4、6、10和 15km 高度的路径平均的月标准差Strat. Zm Mean
16、 1 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-100.0 dBZ水平分辨率为 5x 5格点的层云降水雷达反射率观测资料月平均值和使用 1C-21 资料计算得到的 2、4、6、10 和15km 高度的路径平均的月平均值Strat. Zm Dev. 1 浮点型 4nlat*nlon*nh10.0-100.0 dBZ水平分辨率为 5x 5格点的层云降水雷达反射率观测资料月标准差和使用 1C-21 资料计算得到的 2、4、6、10 和15km 高度的路径平均的月标准差Zt Mean 1 浮点型 4 nlat*nlon*nh1 0.0-80.0 dBZ5x 5格点的2、4、6、10 和 15km 高度的雷达反射率订正因子月平均值和使用 2A-25资料计算得到的路径平均的月平均