衛(wèi)星氣象學(xué)復(fù)習(xí)題

第第頁衛(wèi)星氣象學(xué)復(fù)習(xí)題

1、極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星的觀測特點是什么？優(yōu)缺點。（1）極軌衛(wèi)星（太陽同步軌）

1）優(yōu)點有：①由于太陽同步軌道近似為圓形，軌道預(yù)告、接收和資料定位都很方便；②有利于資料的處理和使用；③太陽同步軌道衛(wèi)星可以觀測全球，尤其是可以觀測兩極地區(qū)；④在觀測時有合適的照明，可以得到充足的太陽能。

2）缺點是：①可以取得全球資料，但觀測間隔長，對某—地區(qū)，一顆衛(wèi)星在紅外波段取得兩次資料；②觀測次數(shù)少，不利于分析變化快，生命短的中小尺度天氣系統(tǒng)。③相鄰兩條軌道的資料不是同一時刻，這對資料的利用不利。(2)靜止衛(wèi)星

1）優(yōu)點：①是衛(wèi)星高度高，視野廣闊，一個衛(wèi)星可對南北70°S--70°N，東西140個經(jīng)度，約占地球表面1／3約1.7億平方公里進(jìn)行觀測；②是可以對某一固定區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測，約半小時提供一張全景圓面圖，特殊需要時，3—5分鐘對某小區(qū)域進(jìn)行一次觀測；③是可以連續(xù)監(jiān)視天氣云系的演變，特別是生命短，變化快的中小尺度天氣系統(tǒng)。如果把間隔為5分鐘的圖片連接成電影環(huán)，可以連續(xù)觀察天氣云系的演變。2）不足是：①它不能觀測南北極區(qū)。②由于其離地球很遠(yuǎn)，若要得到清楚的圖片，對儀器的要求很高。③衛(wèi)星軌道有限。

2、什么是可見光云圖？有什么特征？

可見光云圖是衛(wèi)星掃描輻射儀在可見光譜段測量來自地面和云面反射的太陽輻射，如果將衛(wèi)星接收到的地面目標(biāo)物反射的太陽輻射轉(zhuǎn)換為圖像，衛(wèi)星接收到的輻射越大就用越白的色調(diào)表示，而接收到的輻射越小則用越暗的色調(diào)表示，就可得到可見光云圖。

特點：

1、反照率對色調(diào)的影響，在一定的太陽高度角下，反照率越大色調(diào)越白，反照率越小，色調(diào)越暗（1）水面反照率最小，厚的積雨云最大

（2）積雪與云的反照率相近，僅從可見光云圖上色調(diào)難以區(qū)分（3）薄卷云與晴天積云，沙地的反照率項接近難以區(qū)分

2、太陽高度角對色調(diào)的影響，太陽高度角決定了觀測地面照明條件，太陽高度角越大光照條件越好，衛(wèi)星接收到的反射太陽輻射也越大，否則越小

3、什么是紅外云圖？有何特征？

(1).衛(wèi)星在紅外波段選用的通道有：3．55—3．93微米和10.5—12.5微米。把3.55—3.93微米通道云圖稱短波紅外云圖，而把10.5—12.5微米通道云圖稱長波紅外云圖。被測物體溫度越高，衛(wèi)星接收的輻射越大，溫度越低，輻射越小。將這種輻射轉(zhuǎn)換成圖象，輻射大溫度高用黑色表示，輻射小溫度低用白色表示。即為一張黑白色紅外云圖。紅外云圖是一張物體的亮度溫度分布圖，而不是實際的溫度分布圖。(2).紅外云圖的特點

①紅外（IR）圖象表示輻射面的溫度。在黑白圖象中，暗色調(diào)代表暖區(qū)，亮色調(diào)代表冷區(qū)。云由于其溫度比較低而通常顯得比地表白。在這一點上，紅外（IR）圖象與可見光（VIS）圖象有些相似，但在其他方面，兩種圖象之間存在重要的差異。

②云頂溫度隨高度遞減，在紅外（IR）圖象中，不同高度上的云之間存在鮮明的對照。

③陸表和洋面之間有強烈溫度反差的地方，海岸線在紅外（IR）圖象上清晰可見，白天，陸地可比海洋顯得更暗（更暖），但在夜間，陸地可比海洋顯得更亮（更冷）。當(dāng)陸表和洋面的溫度相同時，從紅外（IR）圖象上，將識別不出海岸線。陸地和海洋之間的溫度反差在夏季和冬季最大，在春季和秋季最小。

④在紅外（IR）圖象上卷云清晰可見，尤其是當(dāng)它位于比它暖得多的地面之上時。可提供有關(guān)云紋理結(jié)構(gòu)的信息。

⑤紅外（IR）資料可以定量應(yīng)用，根據(jù)觀測到的云溫來估算相應(yīng)的云頂高度。增強處理多采用紅外云圖。

4、什么是水汽圖像？有何特征？

(1)紅外波段5．7—7．3微米是水汽強吸收帶，中心波長約為6．7微米。衛(wèi)星在這一吸收帶測得的輻射主要是大氣中水汽發(fā)出的。將衛(wèi)星在這一波段測得的輻射轉(zhuǎn)換成圖象就得到水汽圖，通常在水汽圖上色調(diào)愈白，表示水汽越多，色調(diào)越黑，水汽越少。(2)水汽（WV）圖象的基本特征：

①水汽（WV）圖象是從波長為6～7μm附近的輻射得到的。這里不是大氣窗區(qū)，而是以水汽為主要吸收氣體的一個譜區(qū)；其中含有一個。

②中心位于6．7μm水汽的強吸收帶。在強吸收帶中，到達(dá)衛(wèi)星的輻射主要來自對流層上部，吸收越強，最終到達(dá)衛(wèi)星的輻射，其發(fā)射層越高。

③當(dāng)相對濕度減少時，衛(wèi)星吸收到輻射量的主要貢獻(xiàn)層較低。是對流層中部更低的層。④同普通的紅外（IR）圖象一樣，水汽（WV）圖象通常是將發(fā)射的輻射轉(zhuǎn)換成溫度來顯示的。水汽（WV）圖象上對流層上部越濕，色調(diào)越亮，對流層上部越干，色調(diào)越亮暗。由于溫度隨高度遞減，對流層上部高濕度區(qū)顯得冷（亮）而低濕度區(qū)顯得暖（暗）。即對流層上部是干燥的，到達(dá)衛(wèi)星的輻射來自大氣中較低的層次。那里比較暖，在圖象上顯得較暗。

5、紅外云圖上海陸色調(diào)有什么變化？

在冬季中高緯地區(qū)，海面溫度高于陸面溫度，因此海面的色調(diào)比陸面的要暗，但是到夏季，陸面溫度要高于海面溫度，特別是在我國北方沿海地區(qū)，春末夏初白天陸地增溫快，如山東半島地區(qū)就表現(xiàn)為較暗的色調(diào)。如果陸地與水面的溫度相近，則他們的色調(diào)相近，水陸界限也不清楚。在白天的陸地上，干燥地表的溫度變化大，其色調(diào)變化也大；潮濕或有植被覆蓋的地區(qū)，溫度變化較干燥的地區(qū)小，故其色調(diào)變化也小。

6、衛(wèi)星云圖上識別云的主要依據(jù)是什么？

在衛(wèi)星云圖上識別云，一般是根據(jù)云的六個基本特征來判別，這六個特征是結(jié)構(gòu)型式、范圍大小、邊界形狀、色調(diào)、暗影和紋理。

(一)、結(jié)構(gòu)型式：在衛(wèi)星云圖上的結(jié)構(gòu)型式是指由于光的不同強弱的反射所形成不同明暗程度物象點的分布式樣，可以是有組織的，或是散亂的，即表現(xiàn)為一定的結(jié)構(gòu)型式。有帶狀、渦旋狀、細(xì)胞狀和線狀等，由云的分布型式能識別云的種類和了解形成云的物理過程。

(二)、范圍大?。涸谛l(wèi)星云圖上云的種類不同，其表現(xiàn)的范圍也不同。

(三)、邊界形狀：衛(wèi)星云圖上的云系都具有一定的邊界形狀。要區(qū)別云圖上的物象是云還是地表，或者識別云的種類，邊界形狀是重要依據(jù)。(四)、色調(diào)（亮度）：色調(diào)也稱亮度或灰度，它指的是衛(wèi)星云圖上物象的明暗程度不同通道云圖上色調(diào)代表的意義也不同。在可見光云圖上的色調(diào)與反照率、太陽高度角有關(guān)。對云而言，色調(diào)與云的厚度、云中粒子性質(zhì)和云面光滑程度有關(guān)，一般說來，云的色調(diào)隨云的厚度加大而變白，在云厚和照明條件相同的情況下大水滴的云要比冰區(qū)白，大而厚的積雨云最白；水面的色調(diào)決定于水面的光滑程度、含鹽量、混濁度和水層的深淺，一般說來，光滑的水面表現(xiàn)為黑色，水愈混濁和水層愈淺，其色調(diào)愈淺。在紅外云圖上，物象色調(diào)決定于其本身溫度，并隨物象溫度變低而變白。

(五)、暗影：暗影是指在可見光圖像上，在一定太陽高度角之下，高的目標(biāo)物在低的目標(biāo)物上的投影，所以暗影都出現(xiàn)在目標(biāo)物的背光一側(cè)。暗影可以出現(xiàn)在云區(qū)里面或云區(qū)邊界上，表現(xiàn)為一些細(xì)的暗線和斑點。(六)、紋理：紋理是用來表示云頂表面光滑程度的一個判據(jù)。云的種類不一、或云的厚度不一，使得云頂表面很光滑或呈現(xiàn)多起伏的斑點和皺紋，或者表現(xiàn)為纖維狀。

7、衛(wèi)星云圖上卷狀云、層狀云、積狀云的基本特征是什么？

（1）卷云的一般特點卷云的高度最高，由冰晶組成，具有透明性，反照率低，在可見光圖像上呈現(xiàn)淡灰色到白色不等，有時還可透過卷云看到地面目標(biāo)物。由于卷云的溫度比其它云都要低，在紅外圖像上表現(xiàn)為白色，與地表、中低云間形成明顯的反差，因而卷云在紅外圖像上表現(xiàn)最清楚，最容易辨認(rèn)。在水汽圖像上卷云是白亮的。

（2）層狀云：在可見光云圖上，表現(xiàn)為一片光滑均勻的云區(qū)，尺度范圍大。在可見光云圖上，色調(diào)從灰色到白色，且邊界光滑整齊清楚，受地表影響較大。

（3）積狀云表現(xiàn)為云帶、云線和細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)，紋理為多皺紋、多起伏和不均勻。邊界不整齊不光滑，在可見光云圖上是白色。

8、可見光和紅外云圖上地表特征如何識別？

可見光云圖上，地表的色調(diào)主要取決于反照率而反照率又與土壤濕度、粗糙度、土壤類型及粒子大小和覆蓋于地表上的植被等有關(guān)，地表的色調(diào)還隨季節(jié)而變。另外，一般情況下，陸地表面呈現(xiàn)淡灰到深灰。紅外云圖上，陸面的色調(diào)決定于地表的溫度分布，地表溫度越高，色調(diào)越暗，否則越淺。一般而言，目標(biāo)物間的溫度差異越大，目標(biāo)物邊界處的溫度梯度越陡，則越容易區(qū)別它們。另外，陸面的色調(diào)也隨緯度、季節(jié)和晝夜變化。

9、衛(wèi)星云圖上能識別出哪些天氣尺度的云系？

○1帶狀云系：是一條大體上連續(xù)、具有明顯的長軸且其長寬之比至少為4：l的云系?！?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600～1500公里。○3逗點云系：形如逗號的云系。它形成和發(fā)展的原因是大氣的非均勻旋轉(zhuǎn)，使云塊變形造成的?！?斜壓葉狀云系：氣象衛(wèi)星圖像上，與高空西風(fēng)急流中的鋒生相聯(lián)系的一種植物葉片狀云型，通常情況下，該云系在垂直方向深厚，地面伴有鋒生現(xiàn)象，并且還可能有地面氣旋形成?！?變形場云系：○6細(xì)胞狀云系：衛(wèi)星圖像上的形似細(xì)胞狀的云稱作細(xì)胞狀云系。其直徑為40～80km，是由于冷空氣受到下墊面加熱，在水汽較充分的條件下形成的，

10、各種云系與天氣系統(tǒng)有何關(guān)系？○1帶狀云系：急流、鋒面、赤道輻合帶都表現(xiàn)為帶狀云系；○2渦旋云系：臺風(fēng)和氣旋（鋒面氣旋的后期變?yōu)闇u旋云系）；○3逗點云系：高空槽前逗點云系，鋒面氣旋的初期，高空槽正渦度平流，高空急流；○4斜壓葉狀云系：西風(fēng)帶中的鋒生區(qū)和氣旋生成有關(guān)；○5變形場云系：高空急流、鋒面、高空槽線、正渦度平流；○6細(xì)胞狀云系：對流活動強、急流軸。

11、溫帶氣旋云型分幾個階段各有何特征？○1波動階段：鋒面云帶變寬，云區(qū)向冷空氣團(tuán)突起，出現(xiàn)暖鋒鋒生，云區(qū)的色調(diào)變白，中高云增多，頂部卷云表現(xiàn)為反氣旋彎曲，云區(qū)沒有渦旋結(jié)構(gòu)，但在衛(wèi)星云圖上已可確定其發(fā)生；○2發(fā)展階段：鋒面云帶向冷區(qū)凸起部分越來越明顯，凸起的中高云區(qū)后部邊界開始向云區(qū)內(nèi)部凹進(jìn)，干舌開始形成，凹的地方出現(xiàn)一些不連續(xù)的斷裂云系；○3錮囚階段：氣旋后部的干舌越來越明顯，冷鋒云帶顯著加大，出現(xiàn)明顯的螺旋結(jié)構(gòu)，錮囚云帶伸到氣旋中心，在冷鋒后的冷氣團(tuán)內(nèi)出現(xiàn)一條條圍繞氣旋的彎曲云線；○4成熟階段：螺旋云系最典型，云帶可以繞氣旋中心旋轉(zhuǎn)一周以上，干舌伸至氣旋中心，表明水汽供應(yīng)已被切斷，渦旋云系中心于地面到500hpa高低空的低壓中心相重合，表明氣旋不再繼續(xù)；○5消散階段：螺旋云帶斷裂，云系不完整，云區(qū)內(nèi)中高云甚少，以中低云為主，云區(qū)出現(xiàn)無云區(qū)，冷鋒云帶與螺旋云帶分開。

12、冷暖鋒云系的主要特征是什么？

（1）冷鋒云系：與溫帶氣旋連接的冷鋒云帶，一般長1000km左右，寬200～300km，并且距渦旋中心越遠(yuǎn)云帶愈窄；云帶的氣旋性曲率明顯?？梢姽鈭D像上，云帶的色調(diào)比較均勻，內(nèi)部嵌有一些對流性亮區(qū)。冬季在較高的緯度地區(qū)，太陽高度角較低，冷鋒云帶的云頂高度不均勻性會造成云帶中多紋理結(jié)構(gòu)。（2）暖鋒云系：衛(wèi)星圖像上識別暖鋒比冷鋒困難，因為暖鋒只是溫帶氣旋初生階段才比較清楚，同時暖鋒的云區(qū)和云型多種多樣?；钴S暖鋒云系的明顯特征是：為一條寬300～500km、長幾百km的帶狀云區(qū)，由多層云系組成，上部為大片卷云，其下為高層云、雨層云和積狀云，因而色調(diào)明亮，伴有較強降水；云區(qū)向冷空氣一側(cè)凸起，云區(qū)內(nèi)反氣旋彎曲的卷云紋線清晰可見。

13、高空急流云系的特征是什么？

（1）中緯度地區(qū)：在衛(wèi)星云圖上，高空急流云系一卷云為主，常表現(xiàn)為帶狀由于在高空急流附近有強的風(fēng)速水平和垂直切變，所以其主要特點是：

A、高空急流云系主要位于急流軸南側(cè)（北半球而言），其左側(cè)光滑整齊并且與急流軸相平行

B、在急流呈反氣旋彎曲的地方，云系稠密，而在急流氣旋性彎曲的地方云系稀疏或消失，所以急流云系主要集中與反氣旋性彎曲急流軸的南側(cè)。

C、在可見光云圖上，急流云系的左側(cè)邊界有明顯的暗影（2）副熱帶地區(qū)

A、云系的長寬之比甚大，表現(xiàn)為一條東北西南走向的云帶

B、云系于熱帶輻合帶相連接，或起源于熱帶輻合帶云系的北部邊緣處

C、云帶的左屆通常整齊光滑，時常出現(xiàn)橫向波動云系，一些小的云線垂直于急流云帶

14、臺風(fēng)云系的基本特征是什么？

云區(qū)直徑至少要達(dá)150km，持續(xù)時間至少在24h以上，云區(qū)內(nèi)氣流活動加強，云系色調(diào)變白，卷云面積擴(kuò)大，在氣旋性對流云四周只有一些向外輻散的短卷云線，在氣旋性對流云四周的卷云邊界很光滑，或與急流云帶相遇，云區(qū)內(nèi)出現(xiàn)渦旋結(jié)構(gòu)，并且越來越強。

16、水汽圖象上水汽的邊界形式有哪幾種？○1內(nèi)邊界和“頭邊界”；○2干涌邊界和底涌邊界；（阻高）○3平行急流邊界和“斜壓葉”水汽邊界；（高空槽）○4回流邊界（阻高）

18、衛(wèi)星云圖上干氣流的位置及特征如何？

干氣流位于對流層中下層，來自對流層中上部高空槽后的干冷空氣緊挨暖輸送帶的左邊空氣。干氣流是從槽后以反氣旋方式下沉的氣流中分離出來的，而后穿越槽線流向東北，并平行與暖輸送帶的左邊緣，雖然這支氣流是上升的，但是干的，干氣流南部連續(xù)下沉，當(dāng)接近地面時變暖變干，伴隨下沉氣流產(chǎn)生的地面強風(fēng)，在我國的北方地區(qū)產(chǎn)生沙塵暴天氣。

20、可見光云圖上的亮度與反照率、太陽高度角、云的厚度、云的種類和組成有何關(guān)系？

（1）反照率對可見光云圖上色調(diào)的影響：在一定的太陽高度角下，物體的反照率愈大，它的色調(diào)就愈白；反照率愈小，色調(diào)越暗。在可見光（VIS）圖象上，卷云（Ci）通常是透明的。

（2）亮度還取決于太陽光的強度以及太陽和衛(wèi)星相對于地球的位置。太陽直射時色調(diào)亮，斜射時色調(diào)越暗。可見光圖象可用于區(qū)分海洋、陸地和云。海洋和湖泊具有低的反照率，在可見光圖象上顯得暗。（3）亮度或反照率取決于它們的物理特性：

高反照率的云具有的特點是：云的厚度大；云水（冰）含量高；云滴的平均尺度小，色調(diào)亮。低反照率的云具有的特點是：云的厚度??；云水（冰）含量低；云滴的平均尺度大色調(diào)較暗。

云水含量和云的厚度是識別云很重要的因素。最亮的云是深厚、活躍的鋒面云系或強對流云團(tuán)，最不亮的云是薄卷云或破碎消散含水量很少的云。濃積云和多層云最亮，水云比冰云亮。

21、衛(wèi)星觀測儀器應(yīng)滿足的條件是什么？①選用大氣窗區(qū)避開氣體吸收和散射的波段；

②儀器通道波長間隔要有一定寬度，通道盡量選在太陽輻射或地球大氣輻射較大的地方以獲更多的能量③儀器通道選在最能區(qū)分所要探測目標(biāo)物的譜段。

23、分析衛(wèi)星云圖，通常要分析哪幾方面的內(nèi)容？

(1)要將不同通道的云圖區(qū)別開來，是張可見光還是紅外云圖(2)把云和地表區(qū)別開來，云和積雪等；

(3)識別不同種類的云，高云、中云、低云、積云、層云等；(4)分析云系分布、對應(yīng)的天氣系統(tǒng)、發(fā)展階段和未來演變；

(5)從云圖估計各種氣象要素；如風(fēng)、溫度、濕度、大氣穩(wěn)定度、垂直運動、渦度、云參數(shù)和降水等。(6)將衛(wèi)星云圖與常規(guī)天氣圖，雷達(dá)資料等結(jié)合全面綜合分析。

25、卷云的一般特征是什么？

卷云的一般特點：卷云的高度最高，由冰晶組成，具有透明性，反照率低，在可見光圖像上呈現(xiàn)淡灰色到白色不等，有時還可透過卷云看到地面目標(biāo)物。由于卷云的溫度比其它云都要低，在紅外圖像上表現(xiàn)為白色，與地表、中低云間形成明顯的反差，因而卷云在紅外圖像上表現(xiàn)最清楚，最容易辨認(rèn)。在水汽圖像上卷云是白亮的。

26、積雨云的主要特征是什么？

積雨云：在衛(wèi)星圖像上的積雨云常是幾個雷暴單體的集合，主要特點有：①在可見光圖像上和紅外圖像上，積雨云色調(diào)都是最白最亮的；

②積雨云頂比較光滑，只有當(dāng)出現(xiàn)穿透性強對流云時，才在可見光圖像上顯示不均勻的紋理.③高空風(fēng)速垂直切變很大時，積雨云的上風(fēng)一側(cè)邊界光滑整齊，下風(fēng)一側(cè)出現(xiàn)羽狀卷云砧；當(dāng)高空風(fēng)很小，

風(fēng)的垂直切變較小時積雨云表現(xiàn)為一個近乎圓形的云團(tuán)；

④在可見光圖像上，積雨云常具有暗影，特別是積雨云頂很高、太陽高度角較低、下表面色調(diào)較淺時，暗影更加顯著。根據(jù)積雨云的暗影可以估計對流發(fā)展的強烈程度，并且可以將它與其周圍的中低云區(qū)區(qū)別開；⑤積雨云的尺度相差很大，小的幾十公里，大的達(dá)幾百公里,一般說來，初生的積雨云尺度小，呈顆粒狀，邊界十分光滑；成熟的積雨云云體較大，頂部出現(xiàn)向四周散開的卷云羽；消亡的積雨云色調(diào)變暗，為一片松散的卷云區(qū)。積雨云和多層云系在衛(wèi)星圖像上都呈現(xiàn)白亮，但是它們云型上不同，積雨云表現(xiàn)為云團(tuán)或塊狀，而高層云常表現(xiàn)為均勻的一大片。

27、中云（高層云和高積云）的基本特征是什么？

在氣象衛(wèi)星圖像上，由于高積云單體遠(yuǎn)小于氣象衛(wèi)星儀器的分辨率，所以無法將高層云和高積云區(qū)分開，只能將高層云和高積云統(tǒng)稱為中云。

中云在氣象衛(wèi)星圖像上常表現(xiàn)為一大片，范圍可達(dá)二萬到二十萬平方公里；其形狀可以是渦旋狀、帶狀、線狀和逗點狀。在可見光圖像上，與鋒面、氣旋相連的中云色調(diào)很白，紋理均勻，呈一大片或帶狀，常常伴隨低云（雨層云）和降水同時出現(xiàn)；如果中云下面沒有低云，則其色調(diào)從灰色到白色不等；如果只有一層薄的中云，其色調(diào)表現(xiàn)為灰色。中云區(qū)內(nèi)常多斑點。在紅外圖像上，中云的色調(diào)介于高云和低云之間的中等程度的灰色，較厚的中云呈淺灰色。

27、積云、濃積云的基本特征是什么？

氣象衛(wèi)星圖像上的積云、濃積云實際上是積云群，這些積云群在地面觀測中是不容易看到的，常表現(xiàn)為云帶、云線和細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)；紋理為多皺紋、多起伏和不均勻。在可見光圖像上的紋理不均勻是由于積云內(nèi)部高度不一、厚度有參差、云的形狀不規(guī)則以及有暗影等原因造成的；

在紅外圖像上的紋理不均勻是由于云區(qū)內(nèi)對流云頂溫度不一致引起的，對流較強的濃積云云頂較冷，色調(diào)較白，對流弱的積云頂較暖，色調(diào)較暗，由此造成暗淡相間的紋理。

28、低云（層積云、層云（霧）、雨層云）基本特征是什么？

（1）層積云：由于層積云是行星邊界層內(nèi)空氣的亂流混合造成的，所以在可見光圖像上表現(xiàn)為多起伏的球狀云區(qū)，常是一大片或成帶狀，在洋面上呈球狀