gpm是什么单位(TRMM降水的接班人—GPM降水资料的使用)

gpm是什么单位

原文来自近期在BAMS上发表的一篇论文
“GlobalPrecipitation Measurement Mission Products and Services at the NASA GES DISC”,
大家可以扫码去围观。
我是可爱的分界线
为什么要用GPM卫星资料?
2014年2月27日,NASA的全球降水测量实验利用卫星观测可以提供比TRMM卫星数据空间分辨率更高,并且覆盖全球的降水观测资料。例如,GPM卫星上加上了一个新的ka波段的降水雷达以及一个高频微波仪,可以提高对小雨以及降雪的观测。除此以外,GPM的综合多卫星反演可以显著提高其时空分辨率、空间覆盖等。

GPM数据产品
GPM的数据产品主要分为三: Level-1, Level-2和Level-3。Level-1就是卫星上各观测仪器的基数据。
Level-1还分为Level-1A,Level-1B和Level-1C。Level-1A是指探测仪器直接接收的信号,例如雷达接收到的波能量。Level-1B是将Level-1A收集的信号转化成各类探测变量的单位,例如雷达反射率。Level-1C是针对微波仪的亮温观测,去除掉各个传感器以及多卫星降水反演算法之间的系统误差。Level-1中的基数据包含了各个观测仪器的原始分辨率,可以用来进行特定的算法计算以及其他用途。也就是说,只要有方法,想干什么干什么,但是很难。
Level-2中的数据是以Level-1的基数据为基础,在相同的分辨率和位置上导出的地球物理变量,例如ku波长的雷达反演的降水以及雷达与微波成像仪合成的降水等。Level-2的降水资料可以用来进行个例分析,地面降水验证以及模式验证等。大家可以赶紧开始对比验证啊!仿佛看到文章雨正在倾盆而下。
Level-3中的数据则是又在Level-2的基础上插值到固定时间、空间分辨率的格点上,比较完整并且具有较高的一致性。主要提供半小时降水、日降水以及月平均降水的格点资料。半小时降水利用多卫星降水反演获得,日降水是综合了微波成像仪以及多频率降水雷达,月平均降水则包含了以上所有。使用最广泛的数据是多卫星、多传感器以及多算法的GPM综合反演产品(IMERG),包括Early,Late和Final Run产品。这三者的区别在于发布时间。Early Run表示获得观测数据后6h发布,Late和Final Run分别在18小时以及4个月后发布。Early和Late Run的IMERG产品主要是几乎实时的观测,并且用气候站进行检验校准。Final Run则是利用全球降水气候中心的月平均站点资料进行误差订正。他们的空间分辨率是0.1°,时间分辨率是半小时,都比TRMM降水观测有大大的提高。高时空分辨率的降水观测资料对于降水时间以及业务预报都具有相当重大的意义。月平均资料则可以用来加深对全球降水观测不确定性的理解。
下图是GPM数据分级描述

如何获取GPM数据?
网站链接https://disc.gsfc.nasa.gov/SSW/
在资料下载界面中(SSW)可以搜索你需要的数据关键字,选择想要的时间序列以及空间区域,并且可以直接看到你设置的范围大小喔

此外,在这里还能选择NASA其他中心提供的资料,例如NASA的全球水文资源中心,以及NASA兰利大气科学数据中心。在这里还能将其他中心其他格式的数据转化成你想要的数据格式,例如从HDF5转化成NetCDF格式。SSW可以将你申请的数据打包并生成下载链接,用浏览器或者迅雷等可以直接下载,包含所有Level-3数据(潜热加热除外)。

除了可以从SSW中下载,NASA还开发了一套界面叫OPeNDAP,简单来说就是可以写一个脚本自动从上面下载数据,包含GPM提供的所有数据。
网站链接 https://gpm1.gesdisc.eosdis.nasa.gov/opendap/

除了下载资料,现在还可以通过GIOVANNI在线网络工具调选需要的多卫星反演数据,设置时间以及区域,直接显示出图形。这样可以省去很多下载资料的时间,直接选取有用的数据段。下图是GIOVANNI界面,选取了日本的一次日降水数据并画图,看起来还是挺不错的。
网站链接 https://giovanni.sci.gsfc.nasa.gov/giovanni/

这个工具对于数据关键字的搜索也很方便,像淘宝一样你可以逐层筛选条件,例如只选择GPM数据,搜索结果中就不会有TRMM或者MERRA等其他数据。
 
下图显示了GIOAVANNI提供的画图方式以及数据下载格式,基本涵盖了常用的集中分析方式,有平面图、剖面图、相关图、时间序列图以及各种时间平均或者经纬向平均。并且还能对数据处理方式进行自定义,例如计算累计降水,可以选择方框内的区域进行累计,也可以选择行政区进行累计(国家、主要流域以及美国的各州)。在比较的一栏中,还可以选择某一个散点,可以显示其地理位置,这对研究某一特定点有很大的作用。在时间序列一栏中,可以选择任意你想要的一段时间。例如季节平均,可以自定义你想要一个或多个的季节。此外还可以对GPM与地面降水进行对比,输入地面站的经纬度,可以获得二者对比的时间序列。
GIOAVANNI的输出文件都可以下载。除了图片意外,类似时间序列或者比较的散点图,都可以生成ASCII CSV格式的数据,可以直接导入EXCEL中进行分析。地形资料也可以输出成NETCDF格式并且下载。
正如前面提到的,GIOAVANNI中还能获得TRMM或者MERRA等其他数据,但是不同数据间的单位和格点分辨率都不同。而GIOAVANNI可以将他们的单位和分辨率统一,从而可以直接比较。下图是GPM的IMERG和TMPA的3B43月降水数据对比,发现陆地上GPM比TMPA略高,海洋上则略低。二者的散点图也表示相关性较高。

GPM卫星数据的发布可以补充TRMM卫星退役后的数据空白,并且提供更高的分辨率以及更广泛的空间范围。至于是不是有更优质更准确的数据,就需要大家多多使用并且进行对比啦!

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