衛(wèi)星云圖的云狀分析

1、衛(wèi)星云圖的云狀分析提要 隨著衛(wèi)星云圖的日益普及，云圖在預(yù)報中的使用越來越多，本文就衛(wèi)星云圖使用中的有關(guān)問題作了一些探討，供大家參考。 關(guān)鍵詞：衛(wèi)星云圖云狀分析天氣系統(tǒng) 一、衛(wèi)星云圖的種類 按衛(wèi)星軌道分，可分為極軌衛(wèi)星云圖和同步衛(wèi)星云圖，目前大多使用的是三種同步衛(wèi)星云圖 ：可見光云圖，紅外云圖和水汽云圖?？梢姽庠茍D(VIS)利用云頂反射太陽光的原理制成，故僅能于白晝進行攝影?？梢姽庑l(wèi)星云圖可顯示云層覆蓋的面和厚度，比較厚的云層反射能力強，在可見光衛(wèi)星云圖上，會顯示出亮白色，云層較薄則顯示暗灰色，還可與紅外線衛(wèi)星云圖結(jié)合起來，做出更準(zhǔn)確的分析。紅外云圖(IR)利用衛(wèi)星上之紅外線儀器，來測量云層之溫

2、度。其中，溫度低的云層會以亮白色來顯示，也就是此處的云層較高，而暗灰色的部分則代表云層高度較低，因為越接近地面的云層溫度越高。簡單而言，即以云頂?shù)牟煌瑴囟葋砼袛嘣茖拥母叨?。水汽云圖(WV) 衛(wèi)星接收到的輻射決定于水汽含量，大氣中水汽含量越多，發(fā)射的輻射越?。凰吭缴?，大氣低層的輻射越可以透過水汽到達人造衛(wèi)星，則人造衛(wèi)星接收的輻射越大。在水汽圖上，色調(diào)越白，輻射越小，水汽越多；否則越少。對于6-7m水汽帶，衛(wèi)星測得的輻射來自對流層中上層，故水汽圖反映大氣上層水汽的空間分布。但對低層水汽不敏感，這是其不足之處，使用中應(yīng)與其它云圖相結(jié)合，作綜合判斷。 二、衛(wèi)星云圖的典型云系識別 2.1 幾種基本

3、云的識別 卷云：高度最高，溫度最低，反照率低。 中云(包括高層云和高積云)：反照率有的大有的小，溫度較低，范圍較大。 積云和濃積云：在云圖上實際為積云群，表現(xiàn)為帶狀，線狀和細胞狀結(jié)構(gòu)，其上多皺紋，多起伏和不均勻，造成這種現(xiàn)象的原因是積云內(nèi)部高度不同，云頂溫度不一致，厚度有參差，云的形狀不規(guī)則。 積雨云：反照率高，溫度也低，高空風(fēng)垂直切變小時呈圓形，較大時呈橢圓形，并出現(xiàn)卷云砧，尺度為幾十至幾百公里，初生時尺度較小，邊界光滑，成熟后云體較大，頂部出現(xiàn)向四周散開的卷云羽，消亡時色調(diào)變暗，為一片松散的卷云。 低云(層云和霧)：由于溫度與地表接近，在IR上不明顯，在VIS上為均勻光滑的云區(qū)，厚度不一，

4、有時在白天的IR上，層云邊界比較清楚，但到夜間，近地面存在輻射逆溫，層云或霧的頂部溫度反面比四周無云地區(qū)要暖，這時IR上云區(qū)比四周無云區(qū)地面顯得更黑。典型云圖（a）是典型晴空圖像。此時是無云的情形；（b）是典型波狀云圖像。波狀云主要包括卷積云、高積云和層積云。當(dāng)逆溫層附近出現(xiàn)波狀運動，且逆溫層下部空氣接近飽和時，在波峰處空氣因上升冷卻形成云，而在波谷處空氣因下沉增溫則不易成云，從而形成了平行排列的波狀云；（c）是典型積狀云圖像。積狀云是垂直發(fā)展的云塊，主要包括積云、積雨云和卷云。積狀云具有孤立分散、云底平坦和頂部凸起的外貌形態(tài)，對流上升區(qū)水平范圍廣大，則積狀云的水平范圍也就愈大；（d）是典型層

5、狀云圖像。層狀云是均勻幕狀云層，常具有較大的水平范圍；（e）是典型卷云圖像。卷云指那些由冰晶組成的呈絲狀、羽毛狀、片狀、帶裝或者鉤狀，具有纖維結(jié)構(gòu)的高云。卷云的水平伸展通常要比其垂直尺度大的多，云片互不相連，分布通常雜亂無章。2.2 不同天氣形勢下不同云系的識別 渦旋云系：渦旋云系是一條或多條不同云量和云類的螺旋云帶朝著一個公共中心輻合形成的，與大尺度渦旋相聯(lián)系。大尺度渦旋的水平范圍為6001500公里。有組織的螺旋線或積云匯合線因與氣旋性相對渦度相聯(lián)系，常稱作渦度中心。云系中心渦度升高至最大值，氣壓最低。逗點云系：逗點云系在衛(wèi)星云圖上有一種形如標(biāo)點符號中“，”的云系，這種云系稱逗點云系，它是

6、渦旋云系的一種。斜壓葉狀云系：在衛(wèi)星云圖上，常見到一種與高空斜壓區(qū)相聯(lián)系的云系，表現(xiàn)為“葉子狀”的云型，稱之“斜壓葉云系”，這種云系與西風(fēng)帶中的鋒生區(qū)或氣旋生成有關(guān)，并在紅外云圖上表現(xiàn)最清楚。 三、衛(wèi)星云圖上天氣系統(tǒng)的分析 要生成云不但要有適宜的流場，還要有相應(yīng)的水汽供應(yīng)，所以我們不僅能用云圖預(yù)報天氣系統(tǒng)的移動，生消，而且還可以很容易地判斷它們的強度。 3.1 槽脊的分析 由于脊前為下沉區(qū)，所以對云有一種削弱作用，根據(jù)這一特性可以判定脊線位置，與此相對的是槽線，它一般定在云帶后界，因為高空槽線的前后大氣的垂直運動和氣流有明顯的改變，槽前為大片云區(qū)后界，槽后為無云區(qū)或少云區(qū)，槽的大小和云系的大小

7、相對應(yīng)，槽的運動和云系的運動相對應(yīng)，槽的生消對應(yīng)云系的生消，較強的槽，槽前云系密集深厚；較弱的槽，槽前云系稀疏松散，值得一提的是橫槽云系，它表現(xiàn)為一條東西向的以中高云為主的云帶，當(dāng)橫槽轉(zhuǎn)向，由西北向東南移動時，云系變稠密，范圍擴大，由于云圖的時間間隔小，資料均勻性高，分布水平，同時反映環(huán)流和水汽的綜合情況，對動力因子和熱力因子的反映準(zhǔn)，直觀，所以根據(jù)云圖來作槽的生消，移動預(yù)報是很準(zhǔn)確的。 3.2 深厚高壓系統(tǒng)的分析 云圖上大片無云區(qū)對應(yīng)天氣圖上的高壓系統(tǒng)，如阻塞高壓，副熱帶高壓和夏季的青藏高壓等，判斷這些高壓的生消移動既是天氣預(yù)報工作中的重點，也是一大難題，大部分重大的災(zāi)害性天氣都與此有關(guān)，這

8、些高壓的狀態(tài)將直接決定轉(zhuǎn)折性天氣是否產(chǎn)生，一般深厚高壓系統(tǒng)的移動和生消在云圖上都有明顯反映，當(dāng)高壓控制區(qū)為大片晴空區(qū)，說明高壓穩(wěn)定少動；故小擾動在其中無法發(fā)展，當(dāng)有系統(tǒng)性中高云入侵高壓后部，甚至直達高壓中部時，說明深厚高壓的某處已發(fā)生了變化，高壓系統(tǒng)不再穩(wěn)定，隨后將移動或消亡，對于青藏高壓來說，由于高原測站稀少，海拔較高，所以資料經(jīng)常錯、漏、缺，用云圖來判斷青藏高壓的狀況比較方便一些，當(dāng)有中高云從高原東部或北部系統(tǒng)性入侵，入侵后發(fā)展時，就可判斷青藏高壓開始崩潰。 3.3 鋒的分析 天氣圖上定鋒面一直是難題，由于資料不連續(xù)，鋒面往往定得五花八門，很少有一致的意見，通過云圖不僅可以確定鋒面的位置，

9、而且還可以判斷鋒的強弱，生消及下墊面情況。 3.3.1云圖上冷鋒表現(xiàn)為一條氣旋性彎曲，長達數(shù)公里的云帶，若前后整齊，冷鋒就定在云帶中間；前界整齊，則定在前界，后界整齊，就將冷鋒定在后界。 冷鋒云系3.2云圖上暖鋒云系是3百到5百公里寬，幾百公里長，長寬之比小 ，向冷空氣一側(cè)凸起的卷云覆蓋區(qū)，卷云下還有大量中低云，云層厚，并伴有較大降水，暖區(qū)的頂端在云區(qū)由凸變凹的地方，暖鋒的位置定在云區(qū)向北凸起部分的下方，且與云區(qū)中的紋線近乎平行。暖鋒云系3.3云圖上表現(xiàn)為一條寬幾百公里，從暖區(qū)頂端出發(fā)按螺旋形狀 旋向氣旋中心的云帶，螺旋云帶中心與氣旋環(huán)流中心相重合，由于云帶后部冷空氣侵入，其后界整齊光滑，并伴

10、有干舌，當(dāng)云帶后界清楚，就把鋒定在后界，如果云帶后界不整齊，鋒就定在云帶時里靠后的地方。 （下圖中藍線為冷鋒，紅線為暖鋒，紫線為錮囚鋒）錮囚鋒云系3.4云圖上靜止鋒云系表現(xiàn)為一條東西走向,移動很慢或與地形走 向一致的云帶,有時云帶前有枝狀云，鋒面一般定在云帶前界；當(dāng)云帶附近出現(xiàn)積雨云時，鋒定在積雨云北界。4、高空急流也是天氣學(xué)上一大難點，高空急流云系以卷云為主，集中于急流呈反氣旋性彎曲的地方，其左界光滑，清楚，且與急流軸平行，在可見光云圖上，急流云系左界有明顯的陰影，而且暗影呈現(xiàn)反氣旋彎曲的線狀，急流軸就位于急流云系左界一個緯距左右的地方，急流軸與云系左界近乎平行。 五、個例分析L是地面低壓中

11、心，低壓槽中延伸出了長長的冷鋒，而在冷鋒后部緊跟著冷性高壓H。粉色圓圈是在海上漂泊多時的2016年第10號臺風(fēng)，獅子山（LIONROCK）。進行詳細分析可以看出，冷鋒云系中白亮色的云帶區(qū)域（B），是代表著厚或云頂高度高的云系，代表云系就是雨層云、積雨云、卷云。顏色較暗的A區(qū)域的云系則是代表著云頂高度較低或云層不厚的云系。代表云系就是積云、層積云。C區(qū)域就是它們相互重疊的區(qū)域，事實上重疊區(qū)域應(yīng)該更大一些，但在衛(wèi)星云圖上已經(jīng)無法看清。高低云區(qū)在冷鋒尾部出現(xiàn)分離的原因就是收到風(fēng)切變的影響，高空風(fēng)速較大，云移動速度較快，而底層風(fēng)速較小，云移動速度較慢，所以在冷鋒尾部出現(xiàn)了分離的現(xiàn)象。對云狀進行分析，a區(qū)域主要是以層積云為主的低云云系，b區(qū)域則以積雨云為主的雷暴降水區(qū)，c區(qū)域則主要以層狀降水云系為主。如果換成高分辨率云圖，則可以分析出更多更為直觀的信息，一下面A、B兩個區(qū)域為例。A區(qū)域的高分辨率云圖如下：可以看見有很多凸起的橢圓形云系，類似山丘，這就是位于冷鋒前部的雷暴云系。B區(qū)域的高分辨率云圖如下：有許多細碎的線裝、細胞狀小云系，這就