1、NOAA 18719 (NOAA)6C0M-W1 (JAKA)MetOp B/C (UMETSAT)JP5S-1 (NOAA)DMSP F17/F13/ F19/F20 DOD全球降水觀測計劃(Global Precipitation Measurement )、GPM簡介全球降水觀測計劃（Global Precipitation Measurement）是一項國際衛(wèi)星任務(wù)，每三 小時對世界范圍的雨雪進行觀測。美國國家航空航天局（ NASA）和日本航空航天局 （JAXA ）于2014年2月27日發(fā)射了 GPM核心衛(wèi)星，搭載了先進的儀器，為太空中 的降水測量設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)。作為TRMM的后續(xù)衛(wèi)星

2、降水計劃，由國際空間機構(gòu)聯(lián)盟組成，包括國家空間服務(wù)中心（CNES）,印度空間研究組織（ISRO）,國家海洋和大氣 管理局（NOAA ）,歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織（EUMETSAT ）等。它能夠提供全球范圍基 于微波的3 h以內(nèi)以及基于微波紅外的半小時的雨雪數(shù)據(jù)產(chǎn)品，范圍延伸至南北極圈。GPM擴展了 TRMM 傳感載荷，提升了P1水觀測能力。GPMCO（GPM Core Observatory）搭載的雙頻雷達(dá)可探最小回波強度較低 （Ku波段），并且可以采用高敏感度模式交錯采樣 （Ka波段）；同時GPMCO的微波輻射計與TRMM衛(wèi)星相比多出4個高頻段，增強了對 微量降水及固態(tài)降水的觀測能力。因而與重點

3、觀測熱帶、亞熱帶中大型降水的TRMM相比，GPM能夠更加精確地捕捉微量降水 （0.5mm-h-1加固態(tài)降水，這兩種降水類型是 中高緯度地區(qū)降水的重要組成部分，GPM觀測成果對此地區(qū)的研究具有重要意義。GPM CoHstellatiofi StatusGPM Core Observatory(NASA/iAXAMegha-Tropiques(CNES/iSRO1二、核心觀測平臺(GPMCO )GPM核心觀測平臺(GPM Core Observatory, GPMCO)是GPM計劃的核心部分， 它于 2014年2月28日成功發(fā)射，運行高度為407km,軌道為圓形，非太陽同步，傾角65 , 運行速率

4、為7km/s,軌道周期為93min, 一天繞地球約16圈。GPMCO搭載了全球首個 星載雙頻衛(wèi)星雷達(dá)(Dual-frequency Precipitation Radar)即DPR,工作頻段分別為 Ku和Ka 段(分別為13和35GHz),同時GPM也搭載了一個多波段(10183GHz)錐掃微波成像 儀，即GMI(GPM Microwave Imager)。相較于其前身 TRMM 衛(wèi)星，GPMCO搭載的設(shè) 備更加先進、覆蓋范圍更加廣泛。GPMCO能夠觀測熱帶海洋形成的風(fēng)暴，并追蹤風(fēng)暴向中高緯度地區(qū)運動的軌跡，有利于研究者觀測風(fēng)暴整個生命周期的結(jié)構(gòu)及變化情況。 同時通過DPR和GMI的觀測能夠量

5、化降水粒子的微觀物理特性，從而建立一個獨特的觀測數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)降水反演算法的改進。對于不同的環(huán)境條件，這個數(shù)據(jù)庫 可以作為共同參照，實現(xiàn)不同微波輻射計觀測結(jié)果的統(tǒng)一，建立起太空降水觀測的新標(biāo) 準(zhǔn)，這種方法的意義已經(jīng)不局限于 GPMCO的生命周期，為以后衛(wèi)星觀測降水提供了新 思路和新方法。Diagnrr 口，3卜、事附by1、 GMI云層中的降水及降雪也都發(fā)散出自己的能量，通過對這些能量的大小和頻段進 行對比分析，能夠區(qū)分降水和降雪、計算降水量以及降水強度。GMI由美國波爾航太科技公司為NASA戈達(dá)德宇宙飛行中心開發(fā)建造，它具有 13個頻段，能夠觀測 所有云層內(nèi)的降水，包括微量降水以及降

6、雪。GMI低頻段(1089GHz)與TRMM搭載的微波成像儀(TRMM Microwave Imager , TMI)類似，能夠觀測中大型降水，而GMI 的高頻段(166183GHz)能夠觀測到中小型降水，GMI13個頻段依次是10.65V&H、18.7V&H、23V、37V&H、89.0V&H、164V、165H、183.31 3V、183.31 7V 頻段， 5個低頻段適合觀測各類液態(tài)降水，4個中頻段能夠捕捉液態(tài)、固態(tài)混合降水，4個高頻段適合觀測固態(tài)降水。GMI主反射器以每分鐘 32轉(zhuǎn)的速率轉(zhuǎn)動，收集以航天器地面軌跡為中心的140扇形上的微波輻射測量數(shù)據(jù)，地表掃描幅寬885KM，覆蓋了 D

7、PR Ka Ku幅寬，但是由于航天器運動。GMI的天線直徑為1.2m,運行高度為 407km,相比于TMI和GPM衛(wèi)星群其他衛(wèi)星攜帶的輻射計，GMI能夠獲得更高的空間分辨率。2、DPRDPR為全球首個星載雙頻降水雷達(dá)，由日本 JAXA和NICT(National Institute of Communication Technology)聯(lián)合設(shè)計，NEC東芝航天系統(tǒng)公司建造，能夠測量降水 的三維結(jié)構(gòu)，包含了 Ka波段雷達(dá)(KaPR)和Ku波段雷達(dá)(KuPR),運行頻率分別為 35.5和13.6GHz。，KaPR掃描幅寬為125km, KuPR掃描幅寬為245km，而垂直于 幅寬方向?qū)挾染鶠?k

8、m,豎直向空間分辨率為 250m,采樣間隔為125m,探測到的 最小回波強度不高于18dBZ。而當(dāng)KaPR使用高敏感度模式時(在交錯采樣時期采 用)，探測的最小回波強度不高于12dBZ,豎直空間分辨率為 500m。Ku波段降水雷達(dá)頻率與TRMM PR相近，但是由于技術(shù)上的改進KuPR能夠達(dá)到更高的精度和敏感度，降水探測的最小閾值達(dá)到了0.5mm/h,而當(dāng)KaPR在高敏感度模式下運行，降水探測的最小閾值進一步下降，達(dá)到0.2mm/h。除了精度和敏感度上的提升，DPR與 TRMM PR相比最大的提升是能夠?qū)aPR和 KuPR 掃描重合部分的15mm/h以下的降水，提供降水粒度分布(PSD,Par

9、ticle Size Distribution)的定量估計。 PSD的獲取具有重要意義，其大小特征、計數(shù)濃度能夠用來完善降水反演算法的先 驗假設(shè)。各級產(chǎn)品簡介GPM能夠提供4種級別的數(shù)據(jù)：1級數(shù)據(jù)包含DPR雷達(dá)功率、GMI亮度溫度等；2級數(shù)據(jù)包含地理定位物探數(shù)據(jù)（如降水）、瞬時視場（IFOV）DPR反射率;3級數(shù)據(jù)包含網(wǎng)格化時空分布物探數(shù)據(jù)（如潛熱）；4級數(shù)據(jù)包含遙感和模型融合數(shù)據(jù)。產(chǎn)品卻別國上旭隔II舊 MI 厘理時同 1 I,也修定位再專救曲的把陽. mimvi NA03 產(chǎn)北IBfKIiPR4星顯位，狀感的鬲達(dá)功*iib-.ltl(JAXA 產(chǎn)品U段 13.科加M校雇舒里沮訃一小八，N

10、ISA廣兒GM1悔這時間1 h擊it強沌汨降杷q演hw LhJFi逐囂竄呈相*十計II-國門沈咕增香群生無涌Sw-ih.lFr班|中付/更耳舄1卜，虢俄力 AH Lk M通時H ： Il修潛科-AII4 PR及百聯(lián)青反 it 率.aha oumvfcpwiw 外即的總收潛科用亡等就SMh.lHfYTKa.K“望 Ka h-iiuMt- h相件“卜H h電之后 在iN1*寬：. J d F 網(wǎng)用 Si 仰.便器概艮岑/尾財環(huán).勺DPR聯(lián)名,1, n鞫M廿墀蠅也介產(chǎn)M瞿於居口學(xué)N品懈針靴】Hn. 1 ,刈分眸M懈觸博1纏產(chǎn)出.警，化門框本利恨?？盏臅r空能用四、觀測產(chǎn)品應(yīng)用前景1、增強對極端天氣事件

11、，如臺風(fēng)的預(yù)報能力。衛(wèi)星使得人們能夠觀測風(fēng)暴降水整個生命周期的運動、演變特征，尤其是在難以進行地基觀測的海洋上形成的風(fēng)暴。 TRMM衛(wèi)星在這方面已經(jīng)取得了良好的成果，GPM則在TRMM的基礎(chǔ)上進一步強化了觀測能力。微波儀器相比于紅外/可見光傳感器的 一大優(yōu)勢就是其穿透云層反演降水結(jié)構(gòu)的能力，這種特性已經(jīng)被很多機構(gòu)應(yīng)用。 GMI能夠提供GPM計劃衛(wèi)星群中分辨率最高的觀測成果，對提升臺風(fēng)的追蹤和預(yù)報能力、制 定決策、減災(zāi)防損都具有重要意義。2、加強氣象、氣候預(yù)報能力。GPM能夠提供對降水微觀物理特性的觀測成果，有利于地球系統(tǒng)分析和建模。另外許多研究表明，降水信息與全球及區(qū)域預(yù)報系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同化能夠提高大氣分析和短期預(yù) 報能力。通過提供更精確、更頻繁的準(zhǔn)實時觀測，從而促進數(shù)值天氣技術(shù)的發(fā)展。3、提升對洪水、干旱和泥石流等災(zāi)害的預(yù)報能力。GPM能夠提供大量3 h以內(nèi)的全球降水產(chǎn)品，滿足水文氣象應(yīng)用要求的最小時間 間隔。降水是水文模型最重要的輸入，以往基于模型的氣象、災(zāi)害預(yù)報較多的受制于降 水資料的影響，GPM降水產(chǎn)品相比以往衛(wèi)星降水產(chǎn)品精度更高，能夠滿足水文模型的 高要求，增強了對于洪水、泥石流等災(zāi)害的預(yù)測和評估能力，尤其是在地面觀測站網(wǎng)較 為稀疏的發(fā)展中國家。4、提高農(nóng)作物生產(chǎn)的預(yù)報和指導(dǎo)能力水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈，在準(zhǔn)確預(yù)報降水的時間、