衛(wèi)星云圖的識別

1、。衛(wèi)星云圖的識別一、衛(wèi)星云圖的分類衛(wèi)星云圖可以根據(jù)衛(wèi)星所接受的波長范圍分為三類：1. 紅外圖像（ IR）：波長區(qū)間 10.5 至 12.5um2. 可見光圖像（ VIS）：波長區(qū)間 0.4 1.1um3. 水汽圖像（ WV）：波長區(qū)間 5.7 至 7.1um紅外云圖紅外云圖的色調(diào)決定于物體的溫度，反映了地面和云面的紅外輻射或溫度的分布。淺色調(diào)表示紅外輻射小，溫度低；暗色調(diào)表示紅外輻射大，溫度高。所以云頂高度越高，其溫度越低，云的色調(diào)越白。紅外云圖的優(yōu)點是可區(qū)分不同層次的云。缺點是因為溫度相近的關(guān)系，不能區(qū)分地面和低云?？梢姽庠茍D可見光云圖中亮度與星下底物表面的反照率相關(guān)很好。圖像較黑的色調(diào)代表

2、低的亮度（低的反射輻射強度）；較亮的色調(diào)代表高亮度。高反照率的云，云厚度大，云中水含量高，云滴的平均尺度??；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大?？梢姽庠茍D的優(yōu)點是分辨率高，可區(qū)分地面和低云，云的紋理清晰。缺點很明顯，因為僅靠目標(biāo)物反射，所以夜間。1。資料不 可用。水汽云圖波長 6-7um 附近是以水汽為吸收體的一個譜區(qū)。在強吸收帶中，到達(dá)衛(wèi)星的輻射主要來自對流層上部。水汽圖像和紅外圖像一樣，把接收到的輻射轉(zhuǎn)換為溫度來顯示。 對流層上部高濕區(qū)顯的亮（冷），低濕區(qū)顯得暗（暖）。即使對流層上部很干燥，近地層大氣仍然可能很濕。 水汽云圖優(yōu)點是， 可提供大氣水平運動信息。 缺點是其主

3、要反映了 400hPa-600hPa的水汽，對于其他吸收譜區(qū)無法顯示。二、云圖識別判據(jù)：在衛(wèi)星云圖上，云的識別可以根據(jù)以下六個判據(jù)：結(jié)構(gòu)型式、范圍大小、邊界形狀、色調(diào)、暗影和紋理。1 結(jié)構(gòu)形式在云圖上，所謂結(jié)構(gòu)型式是指目標(biāo)物對光的不同強弱的反射或其輻射的發(fā)射所形成的不同明暗程度物象點的分布式樣， 這些物象點的分布可以是有組織的，也可以是散亂的，即表現(xiàn)為一定的結(jié)構(gòu)型式。衛(wèi)星云圖上云的結(jié)構(gòu)型式有帶狀、渦旋狀、團狀（塊） 、細(xì)胞狀和波狀等。由云的結(jié)構(gòu)型式有助于識別云的種類和云的形成過程， 如：冬季洋面的開口細(xì)胞狀云系， 是由積云或濃積云組成， 它是冷空氣到達(dá)洋面受海面加熱變性而形成的； 大尺度的帶狀

4、云系主要是由高層云和高積云。2。組成的；團狀云塊一般是積雨云等。由云的分布型式有助于識別天氣系統(tǒng)， 如鋒面、急流呈帶狀云系， 臺風(fēng)、氣旋（低壓、冷渦）具有渦旋結(jié)構(gòu)等。在一張云圖上，常包含有許多復(fù)雜型式， 并且有些型式是相互重迭的，這種重迭型式常是由于陸地地貌、水、冰雪和云同時存在引起的， 或者是由于高、中、低云同時造成的，這種復(fù)雜型式的分析要很仔細(xì)，可借助不同時相和多通道云圖相互比較，以及對物象的認(rèn)識， 判別結(jié)構(gòu)型式和形成原因。2 范圍大小在衛(wèi)星云圖上，云的類型不同，其范圍也不同。如與氣旋、鋒面相連的高層高積云和卷云的分布范圍很廣， 可達(dá)上千公里； 而與中小尺度天氣系統(tǒng)相聯(lián)的積云、 濃積云和積

5、雨云的范圍很小。 因此從云的范圍可以識別云的類型、 天氣系統(tǒng)的尺度和大氣物理過程。 如在山脈背風(fēng)坡一側(cè)出現(xiàn)的排列相互平行的細(xì)云線， 就能知道這是山脈背風(fēng)坡一側(cè)重力波形成的。3 .邊界形狀在衛(wèi)星云圖上，各類物象都有自已的邊界形狀，所以根據(jù)不同的邊界可以判別各類物象。 各種云的邊界形狀有直線的、圓形的、扇形的，有呈氣旋性彎曲的、也有呈反氣旋性彎曲的，有的云（如層云和霧）的邊界十分整齊光滑，有的云（積云和濃積云）的邊界則很不整齊。云的邊界還是判斷天氣系統(tǒng)的重要依據(jù)，如急流云系的左界整齊光。3?；?，冷鋒云帶呈氣旋性彎曲等。4 色調(diào)色調(diào)有時也稱亮度或灰度，它是指衛(wèi)星云圖上物象的明暗程度。不同通道圖象上的

6、色調(diào)代表的意義也不同。 如可見光云圖上的色調(diào)與物象的反照率、太陽高度角有關(guān)。對云而言，其色調(diào)與它的厚度、成份（水滴或冰粒子性質(zhì)）和表面的光滑程度有關(guān)。云的厚度越厚，反照率越大，色調(diào)越白，大而厚的積雨云的色調(diào)最白， 因此由云的色調(diào)可以推算云的厚度。在相同的照明和云厚條件下， 水滴云要比冰云白。對水面的色調(diào)取決于水面的光滑程度、 含鹽量、混濁度和水層的深淺，一般地說，光滑的水面（風(fēng)很小）表現(xiàn)為黑色；水層越淺，水越混濁，則其色調(diào)越淺。在紅外云圖上， 物象的色調(diào)決定于其本身的溫度，溫度越高色調(diào)越黑。由于云頂溫度隨大氣高度增加而降低，云頂越高，其溫度越低，色調(diào)就越白；因此根據(jù)物象的溫度能判別云屬于那一種

7、類型和地表。積雨云和卷云的色調(diào)最白，夏季白天沙漠地區(qū)，溫度高，色調(diào)很黑。在短波紅外云圖上， 白天物象一方面反射太陽輻射的同時， 其以自身的溫度發(fā)出短波紅外輻射， 所以圖象上的色調(diào)不僅取決于反照率， 還決定于溫度，造成圖象十分復(fù)雜，根據(jù)色調(diào)識別物象很困難。在水汽圖上，根據(jù)色調(diào)可以識別水汽分布， 但是由水汽圖也能判別積雨云和卷云。5 暗形暗影是在一定太陽高度之下， 高的目標(biāo)物在低的目標(biāo)物上的投影。4。所以暗影都有出現(xiàn)于目標(biāo)物的背光一側(cè)邊界處。 暗影只能出現(xiàn)于可見光云圖上，它反映了云的垂直分布狀況。由暗影可以識別云的類別。在分析暗影時要注意以下幾點：1 ）暗影的寬度與云頂高度有關(guān)，云頂越高，暗影越寬

8、。2 ）暗影的寬度與太陽高度角有關(guān)， 太陽高度角越低， 迎太陽一側(cè)云的色調(diào)越明亮， 背太陽光一側(cè)出現(xiàn)暗影。 所以冬季中高緯度地區(qū)或早晨的衛(wèi)星云圖上，一些較高云的暗影較明顯。 而太陽高度角較高時，如低緯度地區(qū)或中午前后期間， 即使是卷云或積雨云也難以從云圖上見到卷云。3 ）在上午的衛(wèi)星云圖上， 暗影出現(xiàn)于云的西邊界一側(cè)；如若是下午的云圖上，則暗影出現(xiàn)于云區(qū)的東邊界一側(cè)。4 ）暗影只能出現(xiàn)于色調(diào)較淺的下表面上，如低云、積雪或太陽耀斑區(qū)內(nèi)容易見到暗影。在分析暗影時要將裂縫與暗影區(qū)分開。6 紋理紋理是指云頂表面或其它物象表面光滑程度的判據(jù)。云的類型不同、或云的厚度不一，使云頂表面很光滑或者呈現(xiàn)多起伏、

9、多斑點和皺紋，或者是纖維狀。由云的紋理能識別不同種類的云。如果云頂表面很光滑和均勻，表示云頂高度和厚度相差很小，層云和霧具有這種特征；如果云的紋理多皺紋和斑點，就明云頂表面多起伏，云頂高度不一，積狀云具有這種特征；如果云的紋理是纖維狀，則這種云一定是卷狀云。5。有時候在大片云區(qū)中出現(xiàn)有一條條很亮的或暗的條紋，其可以是直線或彎曲的，這些條紋稱“紋路”或“紋線” 。這種紋線與云的走向有關(guān)，指示 1000 500 百帕間等厚度線的走向。三、各類云的識別由以上識別云的六個判據(jù)， 能識別三大類： 卷狀云、對流性云和層狀云，其中包括九種云：卷狀云、積雨云、中云（高層高積云） 、積云濃積云、 層積云、層云或

10、霧等。 在衛(wèi)星云圖上上顯示的云是地面觀測到云的集合體， 如果地面觀測到的云小于衛(wèi)星探測的分辨率， 則這種云在衛(wèi)星云圖上難以判別。1 卷狀云卷云的色調(diào)卷云的高度高，溫度低，它由冰晶組成，反照率低，對可見光具有透明性。所以其色調(diào)：1 ）在紅外云圖上，通常表現(xiàn)成白色，與地表、中低云間有強的對比度，很容易將它們區(qū)分開。只有十分稀薄的卷云，色調(diào)較暗。2 ）在可見光云圖上，卷云的色調(diào)變化范圍很大，由深灰到淺白色，這決定于卷云的厚度，有時能透過卷云看到其下面的地面目標(biāo)物。3 ）在水汽圖上，卷云的色調(diào)呈白色。卷狀云的識別在衛(wèi)星云圖上，卷云分為：卷層云、纖維（羽毛）狀卷云、卷云砧和。6。密卷云。它們的特點有：1

11、. 卷層云（1）結(jié)構(gòu)型式：卷層云與高空槽、急流、鋒面和氣旋等天氣尺度系統(tǒng)相聯(lián)，可以表現(xiàn)為盾狀、帶狀和渦旋狀；（2）范圍大小：卷層云常表現(xiàn)為范圍很大云區(qū)或云帶， 可達(dá)千余公里；（3）邊界和暗影：與急流相聯(lián)的卷云，左界整齊光滑，在可見光云圖上時常有暗影出現(xiàn)；（4）紋理：卷層云云區(qū)均勻而光滑， 只有在其邊界處出現(xiàn)一些短的纖維狀卷云。2. 纖維狀卷云纖維狀卷云在我國西部青藏高原地區(qū)很多見， 原因是高原上中低云系比東部地區(qū)少，而東部地區(qū)的纖維狀卷云多出現(xiàn)于卷層云的邊界處。纖維狀卷云的特點有：（1）結(jié)構(gòu)型式：纖維狀卷云可以呈帶狀； 此外在渦旋狀云區(qū)中也可見到纖維卷云。（2）紋理：這種卷云的主要特征是紋理為

12、纖維狀。（3）范圍大?。河械膶挾瓤蛇_(dá) 50100 公里、長達(dá)千余公里，也有的僅表現(xiàn)為很短的卷云羽。7。3. 卷云砧卷云砧是積雨云頂部的偽卷云。它的特點有：（1）結(jié)構(gòu)型式：在衛(wèi)星云圖上呈砧狀。（2）邊界形狀和紋理：上風(fēng)方向一側(cè)邊界整齊光滑，下風(fēng)一側(cè)邊界出現(xiàn)纖維狀或羽狀紋理，且越往下風(fēng)方向去色調(diào)越變暗；在積雨云頂母體處，紋理均勻光滑。（3）暗影：在可見光云圖上常可見到卷云砧的暗影。4. 密卷云密卷云是指冰晶很稠密，反照率很強的卷云，它的特點是：密卷云常成一團團稠密的球狀或長條狀；薄卷云在紅外云圖上的表現(xiàn)薄卷云的透過特性卷云是由冰晶組成的， 而冰晶具有透過紅外輻射的特性， 對于 11 微米紅外通道，

13、卷云對紅外輻射是半透明的，其透過率與云的垂直厚度及云內(nèi)冰晶含量有關(guān)。薄卷云比厚卷云更透明，如對于一定冰晶濃度和粒子大小、厚度為 0.5 公里的一層薄卷云，可以透過下面發(fā)射輻射的 80%，當(dāng)厚度增大到 5.0 公里時，只能透過下面發(fā)射輻射的 20%。由于卷云對紅外輻射是半透明的，所以衛(wèi)星測量到的輻射來自卷云頂較小（冷）輻射和由卷云下面向上傳輸較暖的輻射兩部分之和，。8。由這輻射推算的卷云頂溫度比實際的要高，而估計的云頂高度過低。薄卷云在紅外圖上的色調(diào)變化：在紅外云圖上卷云的色調(diào)變化很大，它與卷云的厚度、卷云下面輻射面溫度和大氣層結(jié)有關(guān)。卷云下面有中云存在時的色調(diào)：如在一層薄卷云下面有中云，則衛(wèi)星

14、測量的輻射一部分來自溫度比地表冷的中云，另一部分來自卷云，則這種卷云比下面沒有中云的薄卷云更冷一些。對于下面沒有中云的卷云，其色調(diào)常與較低較暖的中云色調(diào)相近。2 積雨云衛(wèi)星云圖上的積雨云時常是幾個雷暴單體的集合，它的主要特點有：1 、結(jié)構(gòu)型式：積雨云在衛(wèi)星云圖上常呈團狀結(jié)構(gòu)，稱為云團。當(dāng)高空風(fēng)很小時，風(fēng)的垂直切變小，積雨云呈近乎圓型的云團；當(dāng)高空風(fēng)很大時，風(fēng)速的垂直切變很大，積雨云呈橢圓型云團，長軸方向與風(fēng)的垂直切變方向一致；積雨云團到成熟時，下風(fēng)一側(cè)出現(xiàn)卷云砧。2. 色調(diào)：由于積雨云頂最高最冷，所以無論是紅外云圖，還是可見光云圖或者水汽圖上，其色調(diào)最白。3. 邊界形狀： 積雨云的邊界與其發(fā)展

15、階段、 風(fēng)速垂直切變有關(guān)。當(dāng)積雨云處于初生階段時，云的邊界光滑整齊；當(dāng)積雨云到發(fā)展和成熟階段時，其邊界處出現(xiàn)短的卷云羽。當(dāng)風(fēng)的垂直切變很大時，積雨云出現(xiàn)卷云砧的邊界特征。9。4. 范圍大小：積雨云是一種與中小尺度天氣系統(tǒng)有關(guān)的云系，其尺度相差很大，小的只有十幾公里，大的可達(dá)幾百公里；一般說來，初生的積雨云尺度小，呈小顆粒狀；成熟的積雨云云體較大。有些積雨云相互合并，連成一片，形成尺度達(dá)數(shù)百公里的云區(qū)，這種云系稱為對流復(fù)合體。5. 紋理：積雨云云頂達(dá)對流層頂，所以一般地說，積雨云的紋理較為光滑均勻，尤其是在紅外云圖上。但是當(dāng)出現(xiàn)穿透性強對流云時，云頂呈多起伏， 在可見光云圖上呈多皺紋和斑點的紋理

16、特征。6. 暗影：一般地說，積雨云云頂高，有暗影。但是積雨云在夏季最活躍，這時除早晚時刻，太陽高度角大，暗影不時時都明顯。分析時要注意。3 中云（高層、高積云）在衛(wèi)星云圖上，由于高積云單體遠(yuǎn)小于衛(wèi)星儀器的分辨率，無法將高積云與高層云區(qū)別開來，只能將高積云和高層云統(tǒng)稱為中云。中云是與天氣尺度系統(tǒng)相聯(lián)的一種云系，它的一些特點與大尺度天氣系統(tǒng)有關(guān)。主要表現(xiàn)為：1. 結(jié)構(gòu)型式和范圍大?。褐性圃谛l(wèi)星云圖上表現(xiàn)為一大片，范圍可達(dá)二萬到二十萬平方公里。其型式可以是渦旋狀、帶狀、線狀和逗點狀。2. 色調(diào)和紋理：（1）在可見光云圖上，與鋒面、氣旋相連的中云色調(diào)很白，紋理均勻，常常伴隨有低云（雨層云）和降水同時出

17、現(xiàn)。10。（2）如果中云下面沒有低云，則其色調(diào)從灰色到白色不等；如果只有一層中云，其色調(diào)為灰色。（ 3）如果中云區(qū)多斑點和皺紋，則說明云區(qū)內(nèi)有對流出現(xiàn)或云層厚度不一。（ 4）大多數(shù)中云出現(xiàn)在卷云下面，如果卷云下面有中云，則其色調(diào)更白一些。（ 5）在紅外云圖上，中云的色調(diào)介于高云和低云之間的中等程度灰色，對于較厚的中云色調(diào)呈淺灰色。中云不一定有暗影和確定的邊界形狀，所以根據(jù)暗影和邊界不能識別中云 .4 積云、濃積云在衛(wèi)星云圖上的積云濃積云實際上是積云群，這引起積云群在地面觀測中不容易觀測到。在衛(wèi)星云圖上判別積云和濃積云的依據(jù)有：1. 結(jié)構(gòu)型式：積云濃積云常表現(xiàn)為線狀、開口細(xì)胞狀等結(jié)構(gòu)型式；有時積

18、云濃積云呈離散分布型式。2. 紋理：積云濃積云是由于下墊面加熱形成的，加熱的差異和大氣穩(wěn)定度不同，使得積云區(qū)內(nèi)對流云頂高度不一，厚度有參差，云頂溫度不一致，無論在可見光云圖還是紅外云圖上，表現(xiàn)為多斑點、皺紋，為不均勻的紋理。3. 邊界：由于局地加熱的不均勻性，積云濃積云的邊界不整齊不光滑。4. 色調(diào)和暗影：由于積云濃積云主要由水滴所組成，所以在可。11。見光云圖上呈白色。 在紅外云圖上由于積云濃積云的高度參差不齊，云頂溫度有差異， 色調(diào)也不一致， 對流較強的積云濃積云云頂較冷，色調(diào)較白；對流弱的積云濃積云頂較暖，色調(diào)較暗，因此紅外圖上云的色調(diào)差異可以判斷對流的強度。如果在一片層狀云區(qū)內(nèi)出現(xiàn)對流

19、，則在云區(qū)內(nèi)會有暗影出現(xiàn)，在可見光云圖上可以根據(jù)暗影的寬度和積云的相對亮度確定對流的強度和云的垂直厚度。5. 晴天積云：一般分布很稀疏，不能為儀器所分辨，在云圖上不能識別。但是當(dāng)這類積云越來越多，云區(qū)范圍擴大，這時云圖上表現(xiàn)為淡灰色，與地面的色調(diào)差異很小，云的單體無法分辨，所以不容易識別。5 低云層積云層積云是行星邊界層內(nèi)空氣的亂流混合造成的，通常出現(xiàn)于低層不穩(wěn)定、高層穩(wěn)定的大氣條件下，也就是低空有對流，高空為下沉氣流的情況下，它依據(jù)下面特點從衛(wèi)星云圖上識別：1. 結(jié)構(gòu)型式：在冬季洋面冷鋒后或副熱帶高壓的東南象處，層積云常表現(xiàn)為球狀的閉合細(xì)胞狀云系。在鋒面云帶附近，層積云表現(xiàn)為一大片或帶狀。2

20、. 色調(diào)：在海洋上，水汽豐富，層積云一般密蔽天空，云頂均勻，在可見光圖上呈白色，類似于中云的色調(diào)；在大陸上，層積云反照率低，層積云是斷裂的、稀疏分布的，表現(xiàn)為灰色。在紅外云圖上，層積云表現(xiàn)為深灰到灰色，可與中云區(qū)分開。12。3. 范圍大小：層積云的范圍相差很大， 大體上與弱風(fēng)到中度風(fēng)區(qū)域相一致。層積云可出現(xiàn)于冬季冷鋒后高壓的東南象限，也出現(xiàn)于副高的東南象限，鋒面云帶附近，還出現(xiàn)于山脈背風(fēng)坡一側(cè)穩(wěn)定大氣中。層云和霧對交通運輸?shù)挠绊懱貏e大，所以對層云和霧的監(jiān)測特別重要。由于衛(wèi)星觀測無法判斷云底是否到達(dá)地面，所以不能從衛(wèi)星云圖上區(qū)別層云與霧。層云與霧在衛(wèi)星云圖上判別的依據(jù)有：1. 紋理：由于大多數(shù)層云與霧是在穩(wěn)定大氣（逆溫）條件下，暖濕空氣平流到冷的表面上形成的，層云與霧的云頂高度均勻，所以其紋理光滑均勻。2.