合并微波气候数据记录(CDR)

空中海洋必需气候变量(AS-ECV)

动机:气候趋势分析

对于此数据集,已经精心互相互相互相互联并合并了14次卫星微波辐射仪,以检测和分析地球气候系统的根本变化。


AS-ECV CDR的描述

AS-ECV CDR是一个多层(目前33年以上)气候数据记录(CDR),用于五个空中海(AS)变量,所有这些都被全球观测系统归类为必要的气候变量(ECV)气候。AS-ECV CDR在全球(但海洋中仅限)2.5°纬度,每月时间为2.5°经度网格。目前,时间段是1987年7月2021年2月。随着新的观测进来,AS-ECV CDR每年将被延长。数据文件格式是符合CF标准的NETCDF4。表1给出了AS-ECV CDR数据文件的内容。

AS-ECV CDR包括:海表温度SST(°C)、近地表海洋风速W (m/s)、海洋上空总水汽V (mm)、海洋上空云液态水L (mm)、海表雨率R (mm/hr)。除SST外,所有变量均来自图1所示的微波(MW)传感器。海温是Reynolds等[2007]的产物。MW海温反演直到1998年TMI的推出才开始,直到2002年AMSR-E的推出才成为全球范围的海温反演。为了提供整个1987年到2020年期间的海温,我们选择使用雷诺兹乘积。对于下一个版本的AS-ECV CDR,我们计划包括MW SST。雨率产品被称为rain -MW,以强调与其他依赖于各种降雨数据集的雨率产品相比,它完全来自于MW观测。

在大多数AS-ECV CDR 33多年时间跨度期间,两个或更多个传感器在任何给定时间都在操作(图1)。在这些重叠时段期间,将多传感器AS-ECV检索被平均到单个月度地图中。此外,RSS将继续提供特定于传感器的AS-ECV文件,该文件包含一个只有一个传感器的观察。Sensor AS-ECV文件在每日0.25x0.25度网格上提供,每周3天,每周和每月时间。


表1。AS-ECV气候数据记录文件的内容

参数

单位

➢纬度

➢经度

程度

➢时间

部分年

➢Time_years.

公历年

➢Time_Months.

月的一年

多变的

单位

➢海面温度(SST)

°C.

(三)近地表风速

米/秒

(三)柱状水蒸气

毫米

➢柱状云液态水

毫米

ii .申请海水表面降雨率(Rain- mw)

mm / hour.

图1.微波辐射仪(带他们的任务时间表),用于构建AS-ECV CDR。虚线表示我们计划在CDR中纳入CDR的未来传感器。蓝线表示极性轨道中的传感器,红色线是倾斜轨道的传感器。


科学基础:正向模型和检索算法

AS-ECV算法使用亮度温度测量(T乐动体育官方2.0乐动苹果手机B.)来自MW辐射仪来估计地球表面上的网格细胞的AS-ECV。该算法基于海面和介入气氛的精确海洋辐射转移模型(ORTM)。以下论文和报告描述了Ortm的发展:Wentz [1997],Wentz和Meissner [2000],Meissner和Wentz [2002],以及Meissner和Wentz [2004]。Ortm的当前状态由Meissner和Wentz给出[2012],Meissner等人。[2014],和Wentz和Meissner [2016]。所有传感器使用相同的检索算法。检索算法可以被认为是ORTM的逆功能。它找到了与观察到的亮度温度紧密匹配的AS-ECV集:

TB.= ORTM(AS-ECV)

该算法使用两阶段回归方法来实现这一目标,Wentz and Meissner[2000]和Wentz and Meissner[2007]对此进行了描述。两阶段回归算法得到海温、W、V和l。给定这些检索值,rain算法得到降雨率r。rain算法由Wentz和Spencer[1998]和Hilburn和Wentz[2007]描述。两阶段回归和降雨算法的结合称为统一微波海洋反演算法(UMORA)。


变量的描述

海洋表面温度

海面温度(SST)是海水上柱(°C)的温度的量度,是驱动和与耦合的海洋气氛系统交互的基本量。SST测量有三种主要类型。乐动体育官方2.0乐动苹果手机首先,是散装SST,其在米的尺寸下测量深度的温度。其次,是亚皮肤SST,其在毫米的尺寸下测量深度的温度。第三,是皮肤SST,其在微米的顺序上测量深度的温度。目前,我们使用SST的Reynolds值,以便测量值跨越33年内时间段[Reynolds等,2007]。乐动体育官方2.0乐动苹果手机Reynolds估计是一种散装SST,它可以利用红外线和微波卫星(AVHRR和AMSR)和原位平台(船舶和浮标)的观察。在未来的数据文件版本中,我们将包括来自微波辐射仪的SST,使用Ortm培训的回归测量子皮肤深度。这些微波衍生的SST对T的低频微波测量敏感乐动体育官方2.0乐动苹果手机B.(4-11 GHz)从1997年延伸到现在。SST测乐动苹果手机乐动体育官方2.0量用于观察全球气候系统的变化,并有助于预测eLNiño南部振荡等划分的气候模式。此外,SST构成了31%的表面积输入到合并的全球陆海景表面温度数据产品中,用于预测飓风轨迹等海洋事件[NCAR,2014]。最近SST已被用来训练气候模型,以便他们的产出匹配观察[Kosaka和Xie,2013]。除了气候建模和季节性监测/预测之外,SST观测可用于预测珊瑚漂白,跟踪污染和管理旅游和商业渔业行业有用。

近地表风速

风速(m / s)测量由于差动加热和行星的旋转而导致的空气运动是由高压系统之间的差异引起的。在这个数据集中,我们使用Ortm回归在海面上方10米处提供风速,观察到B.它测量海洋表面粗糙度。我们最新的风算法现在通过雨计算风速,这个风过雨产品将包括在数据集的未来版本。风速是监测天气和气候的一个重要变量。在自然灾害的背景下,风速的测量尤其重要,因为更高的风速会导致更强烈的飓风和野火。在更长的时间尺度和更大的区域,风直接控制气团的输送,影响季节(季风)和年际(ENSO,印度洋偶极子,北大西洋振荡)气候变率。此外,气候模型受益于风速测量,因为风不仅会导致气候振荡,而且风,特别是西风带,驱动洋流将温暖的亚热带水带乐动苹果手机乐动体育官方2.0到极地地区。最后,风速的变化会影响生态系统。例如,风将富含营养的沙尘从非洲的撒哈拉沙漠带到美洲,这对亚马逊的初级生产力有积极的影响,而对佛罗里达的珊瑚礁有消极的影响[Garrison等人,2003;Shinn等人,2000年;Bristow et al., 2010; Yu et al., 2015].

柱状水蒸气

水蒸气是大气中的气态,透明水状态。我们用MM的海洋上方测量海洋上方的柱状水蒸气,如果它在2.5×2.5度栅格细胞上均匀地凝裂并涂抹,则表示大气水蒸气的总高度。在此数据集中,我们使用观察到的ortm回归B.在海洋表面提供柱状水蒸气。大气中水蒸气的数量对天气现象和气候研究都有影响。在天气条件下,水蒸气是将太阳热能转化为机械能的对流介质。在这个过程中,水蒸气从海洋表面蒸发并上升到上层大气,取代了较冷的空气。随后,充满水的空气凝结形成云并释放潜热,这两者都导致热带气旋和雷暴。此外,高水汽含量对闪电的发展是必不可少的。最后,水蒸气是最强烈的温室气体。增加的水蒸气有助于大气温度的上升,而这反过来又会增加蒸发和大气能容纳的水蒸气的数量。

柱状云液体水

云液态水代表大气中水的液态、不透明状态,即云。它不测量水的固体形式,如云中的雪和冰。与水蒸气类似,云的液态水含量以毫米为单位,因为液态云水的高度均匀地分布在2.5x2.5度的网格单元上。在这种情况下,液态水的含量很容易与海洋和水蒸气区分开来,因为它的极性很小。我们使用ORTM回归与观察TB.以估计海洋表面上的柱状云液态水。准确测量云液态水对于测量Rain-MW降水至关重要。此外,微波衍生云罩通常用于红外和可见光卫星测量,这些卫星无法透过云层观测。乐动体育官方2.0乐动苹果手机在气候方面,云也有相互竞争的作用,一些云通过反射可见光使地球降温,而另一些云通过吸收红外辐射使地球变暖。

海面雨率(Rain- mw)

海面雨率测量的是海洋液态水的平均降水量,单位为毫米/小时。UMORA降雨算法的基本观测值是总柱状液态水L (mm)。我们使用L作为雨率(R)解析解的输入,当L为> 0.18 kg/m2时,R与L分离。大气河流和季风降雨对向世界人口中心供应淡水至关重要[Arabzadeh et al., 2020;Guan et al., 2010;Dettinger等人,2011;NCAR, 2021;志升等,2014]。此外,精确的降雨测量使我们能够更好地描述干旱乐动苹果手机乐动体育官方2.0、滑坡、洪水和严重风暴等对社会产生巨大影响的因素。在气候变化的背景下,能够理解全球海洋降水的年际变化、长期趋势和不确定性是至关重要的。 Observations indicate the narrowing and strengthening of precipitation in the ITCZ over recent decades in both the Atlantic and Pacific basins, with little change in its location [Byrne et al., 2018]. In addition, evidence suggests that increased atmospheric moisture will enhance the intensity of atmospheric river precipitation, with substantially longer and wider atmospheric rivers than the ones we observe today [Payne et al., 2020; Espinoza et al., 2018].


参考文献

Arabzadeh A.,M.R.Ehsani,B. Guan,S. Heflin和A. Behrangi,2020年:遥感和Reanalysis产品中的大气河流降落的全球熟练。地球物理研究杂志:大气,125,E202020乐动帐号注册JD033021。https://doi.org/10.1029/202020JD033021

Bristow,C.S.,K.A.Hudson-Edwards,&A. Chappell,2010:施肥亚马逊和赤道大西洋与西非尘埃。地球物理研究字母,37(乐动帐号注册14)。https://doi.org/10.1029/20101G043486.

Byrne m.p., A.G. Pendergrass, A.D. Rapp, & K.R. Wodzicki, 2018:热带辐合带对气候变化的响应:位置、宽度和强度。《当前气候变化报告》,4,第355-370页。https://doi.org/10.1007/S40641-018-0110-5

Dettinger,M.D.,F.M.Ralph,T. Das,P.J.Neiman,&D.R.Cayan,2011:加州大气河流,洪水和水资源。水,3(2),pp.445-478。https://doi.org/10.3390/w3020445

Espinoza,V.,D.E.WALISER,B. GUAN,D.A.夫妇,&f.m.拉尔夫,2018:全球对大气河流气候变化投影影响的全局分析。地球物理研究字母,45(乐动帐号注册9),PP。4299-4308。https://doi.org/10.1029/2017GL076968

驻军,V.H.,E.A.Shinn,W.T. Foreman,D.W.格里芬,C.W. Holmes,C.A.Kellogg,M.S.Majewski,L.L. Richardson,K.B.Ritchie,&G.W.史密斯,2003年:非洲和亚洲粉尘:从沙漠土壤到珊瑚礁。Bioscience,53(5),pp。469-480。https://doi.org/10.1641/0006-3568(2003)053 [0469:aaadfd] 2.0.co;2

关岛,B.,N.P.莫罗奇,D.E.WALISER,E.J.Fetzer,&P.J.Neiman,2010:通过卫星测量与大气河流和表面空气温度相关的极端降雪事件。乐动体育官方2.0乐动苹果手机地球物理研究字母,37,乐动帐号注册L20401。https://doi.org/10.1029/20101G044696.

王志强,王志强,2007:基于统一微波海洋反演算法(UMORA)的无源微波雨产品。应用气象学和气候学杂志,47,第778-794页。https://doi.org/10.1175/2007JAMC1635.1

谢淑君,2013:“近期全球变暖停滞与赤道太平洋表面冷却有关”。自然的信。501。https://doi.org/10.1038/nature12534

麦斯纳和温兹,2002:被动微波亮度温度下海洋表面风向信号的更新分析。遥感学报,40(6),pp. 1230-1240。

Meissner,T.和F.J.Vedz,2004:来自微波卫星观测的纯净和海水的复杂介电常数。地球科学和遥感的IEEE交易,Vol。42(9),pp.1836-1849。https://doi.org/10.1109/tgrs.2004.831888

Meissner,T.和F.J.Vedz,2012:海面的发射率在6至90 GHz之间的大范围的风速和地球发射角度。地球科学和遥感的IEEE交易,50(8),PP。3004-3026。https://doi.org/10.1109/TGRS.2011.2179662

Meissner,T.,F.J.Ventz和L. Ricciardulli,2014年:L频带微波辐射的排放和散射来自水瓶座传感器的粗糙海面和风速测量。乐动体育官方2.0乐动苹果手机地球物理研究杂志:海洋,119,PP。6499乐动帐号注册-6522。https://doi.org/10.1002/2014JC009837

国家大气研究中心(NCAR), 2014:气候数据指南:SST数乐动帐号注册据集:概述和比较表。https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/sst-data-sets-overview-comparison-table

国家大气研究中心(NCAR),2021年:季风。乐动帐号注册大学公司大气研究(UCAR)科学教育中心。乐动帐号注册https://scied.ucar.edu/learning-zone/storms/montonons.

Payne,A.E.,M. Semory,L.R.。梁,上午。拉莫斯,C.A.盾牌,J.J.Rutz,N. Siler,G.Villarini,A. Hall和F.m。拉尔夫,2020年:大气河流对气候变化的反应和影响。自然评论地球和环境,1,pp。143-157。https://doi.org/10.1038/s43017-020-0030-5.

Reynolds,R.W.。史密斯,C.刘,D.B.Chelton,K.S.凯西,&M.G.Schlax,2007年:海表面温度的每日高分辨率混合分析。气候,20,PP。5473-5496。https://doi.org/10.1175/2007jcli1824.1.

Shinn,E.A.,G.W.史密斯,J.M.Plaspero,P. Betzer,M.L.Hayes,V.Garrison,&R.T.理发师,2000年:非洲粉尘和加勒比珊瑚礁的消亡。地球物理研究字母,27(乐动帐号注册19),PP。3029-3032。

Pcerz,F.J.,1997:特殊传感器微波/成像仪的良好校准的海洋算法。地球物理研究杂志,102(C4),PP。870乐动帐号注册3-8718。

Wentz,F.J.&T. Meissner,2000年:AMSR海洋算法,版本2;报告No.121599A-1,66 PP,遥感系统,圣罗莎,乐动体育下载加利福尼亚州。在线提供:http://images.remss.com/papers/rsstech/2000_121599a-1_wentz_amsr_ocean_atbd_v2.pdf.

Wentz, f.j & T. Meissner, 2007: AMSR-E海洋算法;补充1。报告第051707号,6页,遥感系统,加州圣罗莎。在乐动体育下载线可得:http://images.remss.com/papers/rsstech/2007_051707_Wentz_AMSR_Ocean_V2_Supplement_1.pdf


如何引用这些数据

继续生产此数据集要求我们向科学界展示该数据的价值。请在您的出版物中使用时引用这些数据:乐动软件下载

Wentz,F.J.和RSS团队,2021年:海运必需气候变量气候数据记录,每月数据2.5°Grid,8.1版,遥感系统,圣罗莎,加利福尼亚州Santa Rosa。乐动体育下载数据可在www.dldq88.com上获得。