Large Precipitation Gradients along the South Coast of Alaska Revealed by Spaceborne Radars

Abstract

This study focuses on the considerable spatial variability of precipitation along the western coast of a continent at mid-high latitude and investigates the precipitation climatology and mechanism along the south coast of Alaska, using datasets of spaceborne radars onboard two satellites, namely, the Dual-frequency Precipitation Radar (DPR) KuPR onboard the Global Precipitation Measurement (GPM) core satellite and the Cloud Profiling Radar (CPR) onboard CloudSat. At higher latitudes, differentiating the phase of precipitation particles falling on the ground is crucial in evaluating precipitation. Classification of satellite precipitation products according to the distance from the coastline shows that precipitation characteristics differ greatly on opposite sides of the coastline. Above coastal waters, relatively heavy precipitation with CPR reflectivity larger than 7 dBZ from orographically enhanced nimbostratus clouds, which can be detected by KuPR, is frequently captured. Meanwhile, along coastal mountains, light-to-moderate snowfall events with CPR reflectivity lower than 11 dBZ, which are well detected by the CPR but rarely detected by KuPR, frequently occur, and they are mainly brought by nimbostratus clouds advected from the coast and orographically enhanced shallow cumuliform clouds. There is no clear diurnal variation of precipitation except in summer, and the amplitude of the variation during summer is still low compared with total precipitation especially over the ocean, suggesting that the transport of synoptic-scale water vapor brings much precipitation throughout the year. Case studies and seasonal analysis indicate that frontal systems and moisture flows associated with extratropical cyclones that arrive from the Gulf of Alaska are blocked by terrain and stagnate along the coast to yield long-lasting precipitation along the coastline. The results of this study illustrate the importance of using complementary information provided by these radars to evaluate the precipitation climatology in a region in which both rainfall and snowfall occur.

本研究は、空間変動の大きい中高緯度大陸西岸の降水に焦点を当て、全球降水観測計画（GPM）主衛星搭載二周波降水レーダ（DPR）Ku帯降水レーダ（KuPR）およびCloudSat衛星搭載雲レーダ（CPR）を用いてアラスカ南岸の気候学的な降水分布や降水メカニズムについて調査した。高緯度では地表へ落下する降水粒子の相を判別することが降水を評価するうえで不可欠である。海岸線からの距離によって衛星降水プロダクトを分類することで、海岸線を挟んだ海側と陸側で降水特性が大きく異なっていることを示した。沿岸の海上では、地形効果で強化された乱層雲からのCPR反射強度７dBZ以上の比較的強い降水が頻繁にとらえられており、KuPRでもとらえられている。一方、海岸山脈上では、CPR反射強度11dBZ以下の弱～中程度の降雪が頻繁に発生していることが、CPRでとらえられているがKuPRではほとんどとらえられていない。この雪は主に海岸域より移流してきた乱層雲や地形効果を受けて強まった浅い対流雲によってもたらされている。夏季を除いて顕著な降水の日周期変動はなく、さらに夏季の日周期変動の振幅も総降水量と比べると特に海上で小さく、総観規模の水蒸気輸送が年間を通して多くの降水をもたらしていることを示唆している。事例解析と季節解析により、アラスカ湾から到来する温帯低気圧に伴う前線システム及び水蒸気の流れが、海岸沿いで地形によりブロックされて停滞し、沿岸に長く持続した降水をもたらしていることが示された。本研究の結果は、降雨・降雪の両方が発生する地域の降水気候値を評価するには、これら２つのレーダの相補的な情報を用いることが重要であることを示している。