探测雨滴大小可知风暴详情
日期：2016年3月31日
资源：NASA/戈达德飞行中心（Goddard Space Flight Center）
概要：科学家首次从空间卫星观测并构建雨滴及雪花三维影像。
上图为风暴云中雨滴尺寸及其分布变化的构想图。蓝色与绿色代表了尺寸介于0.5-3mm的小雨滴。黄色、橙色及红色代表了尺寸介于4-6mm的较大雨滴。当暴风雨中的雨滴大多介于黄色、橙色及红色时，其含水量要多于蓝色及绿色。
雨滴形成时大小不一。降雨的雨滴尺寸大小基于诸多因素，如含水云层的地理位置，雨滴在云层中的形成的位置。NASA及日本宇航探测总署（Japan Aerospace Exploration）在全球测雨系统（Global Precipitation Measurement, GPM）中所做出的努力，使得科学家首次从太空观测并构建雨滴及雪花三维影像。利用探测中得到的全球雨滴及雪花尺寸的最新数据，科学家们能够基于卫星数据和大量气候预报模型完善降水评估，以便帮助我们理解并应对各种极端天气。
“雨滴尺寸分布是决定风暴形成、风暴持续时间以及最终降水量的诸多决定因素之一，” Joe Munchak说道，Joe Munchak是来自设在马里兰州格林拜特的NASA戈达太空飞行中心的气候科学家。“我们直到现在才能够观测到全球范围的降水水滴尺寸变化情况。”
在最终形成雨雪前，暴风云中的水滴尺寸的变化范围很大。一般情况下，由于水滴在朝向地表方向运动的过程中会发生彼此碰撞聚并行为，使得位于暴风云核心位置的水滴更大一些，而更小的水滴会出现在边缘或较高的位置处。不发生聚并或分散开的水滴则会逐渐变小。科学家们将云层中不同位置的不同尺寸的雨雪数目变化视为“颗粒大小分布情况”。
为了得到精准的风暴降水信息，科学家们需要了解较大尺寸的雨滴与较小或中等尺寸雨滴的比值。在此之前，由于早期研究的开展在地域方面存在一定局限性，因此研究人员只能对该值进行假设，Munchak说。
“由于不了解各个尺寸水滴间的关系与比值，我们对降水量的了解还存在较大误差，这种误差会影响我们对此的长期研究，这会进一步影响到对洪水预测等方面。”Munchak说。
利用GPM水滴尺寸三维成像分布结果，科学家们还可以进一步观测到风暴的内部结构，以及相应的运动行为。雨滴尺寸分布影响着风暴的形成，它是通过水滴在干燥空气中降落过程中改变蒸发的比例而实现的，Munchak说。例如，较小的水滴蒸发速度较快并加速冷却空气，致使下行运移气流增强，当这种气流到达地面时已经具备一定的破坏力。而这种下行气流会干扰促进风暴形成的上行气流，并导致风暴的弱化，甚至消散。
“GPM的测量值有助于预测基于水滴尺寸分布的复杂作用，”Munchak说。
GPM发射于2014年，并运载双频测雨雷达系统（Dual-frequency Precipitation Radar, DPR）进入太空，还包括多频GPM微波成像系统（Microwave Imager,GMI）。DPR详细地绘制了降雨3D测量值，而GMI则通过13组最优频段对地表不同程度的降水量进行监测。由于GPM从太空的视角改善了我们对于降水的认识，其获得的信息对于气候模型的建立及预测十分重要。
原文地址：https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160331183141.htm.
翻译：房体明
审稿：林然
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