卫星遥感降水原理

引言

降水是指从云中降落至地球表面的所有固态和液态水分，主要形式为雨和雪。

1960年4月，第一颗气象卫星——电视和红外辐射观测卫星1号（TIROS-1）——发射以来，人们获得了大量的空间遥感信息，为反演降水提供了可能。早期的遥感降水反演主要是依赖于被动遥感，包括地球静止卫星和近地轨道卫星上搭载的可见光（visible, VIS）、红外（infrared， IR）和主/被动微波传感器（active/passive microwave, AMW/PMW）。

可见光和红外传感器可以搭载在地球同步轨道卫星（GEO）和近地轨道卫星（LEO）上，而微波传感器仅能够搭载在近地轨道卫星上。

地球静止卫星和近地轨道卫星

1. 地球静止卫星可见光和红外传感器通常每隔数十分钟对目标区域进行一次观测，时间分辨率高，能够提供卫星云图，抓住一些生命史较短的降水云系统。
2. 近地轨道卫星搭载的传感器在扫描时会出现盲区，但微波通道提供的卫星云图，可以有效减少卷云对降水反演精度的影响。

可见光、红外和主被动微波

1. 可见光、红外：时空分辨率较高，属于间接估算。
2. 被动微波：物理意义强，标定较准确，频段选择相当灵活，易于操作，亮温对水凝物敏感。
3. 主动微波（星载雷达）：标定相当准确，测量反射率；扫描宽度窄，试验性强。

不同算法

可见光、红外降水反演算法

可见光、红外降水反演算法是最早提出并且也是最为简单的一种方法，该算法利用了冷云和暖云的物理性质。冷云和暖云的存在与对流有关，对流云系产生降水。在可见光及红外光波段测得云顶信息，可以用来间接估算地表降水。具体而言，即建立云顶红外温度与降水概率和强度之间的关系。

地球静止卫星GEO提供了