互动科普

降水，是人们最容易感知的天气现象，也是决定全球环境和气候变化的重要因子。一方面，充沛的降水不仅为农作物的茁壮生长提供了必要的条件，也为森林和草原带来了勃勃生机；另一方面，长期的缺雨与短时间的集中降水会带来干旱和洪涝。因此，对降水的监测和预报与人民生活息息相关。目前，在我国960万平方公里的国土上，仅有常规气象台站575个，它们无法满足降水观测的需要。而气象卫星遥感资料具有覆盖范围广，时间分辨率高的特点，利用气象卫星遥感资料所推导出的降水分布可以大大弥补常规气象观测的不足。提供更为丰富的降水信息。因此。通过遥感手段所得到的降水估计结果越来越受到人们的关注。

降水估计

降水估计就是利用气象卫星遥感资料估算地面降水实况。相对于其他降水监测手段而言，降水估计具有两个突出特点：第一，与雷达定量测量降水相比，卫星降水估计覆盖范围大，特别适用于对山区、沙漠和海洋的降水监测。第二，与利用极轨气象卫星资料所作的微波降水反演相比，利用静止气象卫星资料所作的降水估计具有更高的空间分辨率和时间分辨率，能够很好地反映快速变化的中尺度对流系统所产生的强降水。

降水估计的研究成果能够在水文、气象等许多领域得到广泛的应用。水利部门利用河流上游的降水估计结果，结合区域径流模式，可以预测下游洪峰到来的时间和强度，提早做好防洪排涝的准备。在天气研究方面，准确的降水实况估计，加之对天气系统移动情况的分析，为暴雨临近预报提供了重要的依据。此外，由于高原、沙漠、海洋上的观测站点十分稀少，又无雷达资料，通过卫星探测到的降水估计结果常常成为全球气候研究中唯一可参考的降水资料。

降水信息的获得

从云雾物理角度看，湿空气的抬升冷却产生了云。降水则是云中水成物的进一步凝结沉降，它是大气动力作用与热力作用的综合结果。云顶温度、云顶高度、云的滴谱类型和相态等云状参量与云中降水具有内在联系。这些云状参量决定了云的对外辐射，以及云对外界辐射的吸收和反射。

云团的辐射与降水之间有着内在的联系。气象卫星所探测到的正是来自云顶的辐射，并将其以灰度的形式记录下来。对于红外云图而言，冷云的辐射强度要低于暖云。因此，冷云在红外云图上色调白亮(高灰度值)，暖云色调灰暗(低灰度值)。云团内部的上升气流在加速雨滴凝结的同时，也使云顶高度抬升，温度下降，这一过程可以通过卫星红外图象上云顶灰度值的变化予以体现。所以，可以通过卫星对降水云表层的探测结果，反推出云中的降水情况。除云顶灰度之外，云顶灰度梯度、云膨胀率等云特征量也提供了云团降水的辅助信息。

历史与现状

利用卫星资料估计降水是一个具有挑战性的研究课题，它随着气象卫星的出现而产生，随着气象卫星的发展而发展。60年代的电视云图由于无法提供数字化资料，对云图的研究还只能停留在定性分析的水平上。而后，随着极轨气象卫星数字化资料的取得，先后出现了借助于云指数进行降水估计的布里斯托尔(Bristol)方法、福兰斯比(Follansbee)方法、阿金(Arkin))方法。70年代，美国、日本发射了静止气象卫星，由于在探测频率上的优势，静止气象卫星资料很快便成为降水估计的首选资料。通过连续跟踪对流云团发展进程进行降水估计的斯托特(Stout)方法、伍德利(Woodley)／格里菲斯(Griffith)方法、斯科菲尔德(Scofield)／奥利弗德(Oliverd)方法也相继出现。时至今日，气象学家在全球范围内广泛地开展了卫星估计降水的研究工作，形成了以斯科菲尔德技术为代表的云生命史法，和以阿金技术为代表的云指数法。GPCP／AIP(降水估计方法比较计划)的资料表明，目前全世界有影响的降水估计方法有30多个。它们在全球天气、气候研究中发挥着重要的作用。

在国内，自80年代以来，许多省市陆续开展了降水估计研究工作，形成了各具特色的降水估计方法。国家卫星气象中心作为国内唯一的气象卫星资料分发处理中心，从1986年开始到现在，做了大量的卫星云图降水分析工作，形成了强对流云团降水估计方法。这一降水估计方法已经在全国20多个省份的气象部门投入使用，并在短时预报、洪涝预报以及人工影响天气等方面发挥着重要的作用。1998年夏季，我国长江流域遭受了自1954年以来最大的暴雨洪涝灾害，国家卫星气象中心强对流云团降水估计系统在汛期服务中大显神威，为水利部门的抗洪决策提供了宝贵的实时监测资料，取得了较好的社会效益和经济效益。