日美合作开发卫星双频降水雷达 ——能否续写TRMM的辉煌

气象科技

进展

56Advances in Meteorological Science and Technology 气象科技进展 2（3）- 2012

2012年3月，美日合作项目GPM （the Global Precipitation Measurement ，全球降水观测）中核心观测仪器——双频降水雷达（Dual-frequency Precipitation Radar ，DPR ）研制完成后，从日本运抵位于马里兰州的NASA 戈达德太空飞行中心。这意味着预计在2014年2月或更早升空的GPM 卫星进展顺利。

卫星观测具有高技术特征，又具有全球覆盖（特别是极地轨道卫星）的优势，因此成为全球技术合作的排头兵。这一点在气象卫星探测领域也表现得十分充分。一个典型的例子就是20世纪末实施的热带降雨观测卫星（TRMM ）计划，正是在该计划中，主动遥感设备——测雨雷达（PR ）首次

被装载在卫星平台送入天空，从而大大推进了人们对热带降水的认识。目

前TRMM 计划的延伸及拓展计划——GPM 正在按部就班开展， TRMM 当初带来的惊喜，是否可以被继续期待呢？

全球降水观测/双频降水雷达（GPM/DPR ）被日本宇航局（JAXA ）列入灾害和气候变化观测项目，其美方合作者是NASA 。这一点即延续了TRMM 的合作方式，同时也几乎完全沿袭了TRMM 的分工，即项目的主动遥感仪器——DPR 由日方研制。实际上，DPR 也是GPM 项目的主要亮点之一，特别是在超越TRMM 的期待方面，DPR 更是不可或缺的创新和跨代的星载仪器。

GPM 最重要的探测仪器，包括GMI （GPM 微波成像仪）和DPR ，后者又是由两部频率不同的降水雷达KaPR

和KuPR 组成（图1）。DPR 具有的对降水三维观测和对

降水物形态的探测能力，主要靠两束雷达波对降水目标物更加透彻的解析获得（图2）。

在表1中，对比了DPR 两部雷达以及TRMM 雷达主要技术指标。其中与TRMM 相比，DPR 降水探测的分辨率由TRMM 时代的0.7mm/h 提高到0.2mm/h ，这将是一个重要突破。

在卫星产品方面，由于DPR 与更加精细的GPM 结合，一些新的卫星雷达综合探测降水产品令人期待。可以预期

从DPR 传感器以及结合GPM 上的GMI 传感器，获得三个方面的降水相关产品。首先是KuPR 和KaPR 雷达获得的降水廓线产品，其轨道覆盖宽度分别为245km 和125km 。第二类产品是DPR 两部雷达以及共同演绎计算得到的产

品，如雷达获得的反射率、降水类型、消光订正雷达反射率廓线以及降水率廓线等，这类产品中最为重要的是两部雷达资料共同给出的降水率廓线、雨滴尺度分布、降水状态（雨/雪）等。最后是DPR 以及DPR 和GMI 共同反演得到的平均降水观测、平均亮度带高度和雨像素数字等。这部分数据为全球覆盖给出每个月的分布，其中对全球降水观测分布的时间分辨率达到1h/月，地理分辨

率为0.1°格点。需要指出的是，DPR 获得的雨滴尺度分布产品，对于降水的强弱高度敏感，准确性也有变化，

因此雨滴谱的校准，需要其他卫星同时观测的数据才能完成，这也是GPM 与其他卫星共同研发的原因之一。

（作者单位：中国气象局气象干部培训学院）

日美合作开发卫星双频降水雷达 ——能否续写TRMM的辉煌

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贾朋群 编译

图1 GPM卫星和主要传感器示意图图2 DPR的3D降水观测示意图Feature 特写