開篇-衛(wèi)星云圖分析

衛(wèi)星氣象學(xué)

（衛(wèi)星云圖分析）授課人：李艷大氣科學(xué)學(xué)院2012年春課時(shí)安排成績?cè)u(píng)定課堂要求衛(wèi)星云圖的地位和作用利用衛(wèi)星云圖可以識(shí)別不同的天氣系統(tǒng)，確定它們的位置，估計(jì)其強(qiáng)度和發(fā)展趨勢(shì)，為天氣分析和天氣預(yù)報(bào)提供依據(jù)。衛(wèi)星云圖雷達(dá)資料天氣圖較為準(zhǔn)確的分析學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)重點(diǎn)

理解氣象衛(wèi)星探測的基本原理，掌握識(shí)別衛(wèi)星圖像的基本方法；掌握利用衛(wèi)星圖像資料分析鋒面、波動(dòng)、中緯度氣旋等天氣系統(tǒng)的基本方法，并會(huì)根據(jù)衛(wèi)星圖像資料并結(jié)合天氣圖分析制作天氣預(yù)報(bào)；理解與衛(wèi)星圖像相關(guān)的天氣概念模式；了解應(yīng)用衛(wèi)星資料估計(jì)降水量的一般方法。重點(diǎn)：利用衛(wèi)星圖像資料分析云系和各種尺度天氣系統(tǒng)。難點(diǎn)：理解衛(wèi)星圖像中產(chǎn)生天氣系統(tǒng)云系的成因；衛(wèi)星圖像資料和其它氣象資料的綜合應(yīng)用。參考書目：1、衛(wèi)星氣象學(xué)(2003、2005陳渭民)2、衛(wèi)星與雷達(dá)圖象在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用（藍(lán)皮）3、衛(wèi)星云圖分析圖冊(cè)

氣象衛(wèi)星：用于氣象目的，攜帶各種氣象觀測儀器，測量氣象要素及各種天氣現(xiàn)象的衛(wèi)星。衛(wèi)星氣象學(xué)：利用氣象衛(wèi)星探測各種氣象要素，并將衛(wèi)星探測到的資料應(yīng)用于大氣科學(xué)的學(xué)科。極軌氣象衛(wèi)星：衛(wèi)星是逆地球自轉(zhuǎn)方向與太陽同步，也稱太陽同步軌道氣象衛(wèi)星。每隔12小時(shí)可獲得一份全球氣象資料。地球靜止氣象衛(wèi)星：與地球保持同步運(yùn)行，相對(duì)地球是不動(dòng)的，又稱地球同步軌道氣象衛(wèi)星。5顆衛(wèi)星可以覆蓋全球中低緯度觀測網(wǎng)。目前，極軌衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)展到第四代;

靜止氣象衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)展到第三代。氣象衛(wèi)星分類：氣象衛(wèi)星主要觀測內(nèi)容包括：②云頂溫度、云頂狀況、云量和云內(nèi)凝結(jié)物相位的觀測。③陸地表面狀況的觀測，如冰雪和風(fēng)沙，以及海洋表面狀況的觀測，如海洋表面溫度、海冰和洋流等。④大氣中水汽總量、濕度分布、降水區(qū)和降水量的分布。⑤大氣中臭氧的含量及其分布。⑥太陽的入射輻射、地氣體系對(duì)太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射。⑦空間環(huán)境狀況的監(jiān)測，如太陽發(fā)射的質(zhì)子、α粒子和電子的通量密度。

還包括對(duì)一些災(zāi)害性天氣（如沙塵暴）、森林狀況、農(nóng)作物生長的觀測。①衛(wèi)星云圖的拍攝。

衛(wèi)星云圖

（satellitecloudpicture）

由氣象衛(wèi)星自上而下觀測到的地球上的云層覆蓋和地表面特征的圖像。利用衛(wèi)星云圖可以識(shí)別不同的天氣系統(tǒng)，確定它們的位置，估計(jì)其強(qiáng)度和發(fā)展趨勢(shì)，為天氣分析和天氣預(yù)報(bào)提供依據(jù)。在海洋、沙漠、高原等缺少氣象觀測臺(tái)站的地區(qū)，衛(wèi)星云圖所提供的資料，彌補(bǔ)了常規(guī)探測資料的不足，對(duì)提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率起了重要作用。2008年9月0813號(hào)臺(tái)風(fēng)森拉克云的種類衛(wèi)星觀測云頂特征

①結(jié)構(gòu)型式：是指不同明暗程度物象點(diǎn)的分布式樣，如高層高積云常表現(xiàn)為帶狀、渦旋狀等，開口細(xì)胞狀云系是由積云濃積云組成等；

②范圍大?。菏侵冈葡档姆植汲叨?，由云系尺度可以推斷形成云的物理過程，尺度小的云系常與中小尺度天氣系統(tǒng)相關(guān)；尺度大的則與大尺度的天氣系統(tǒng)聯(lián)系。

③邊界形狀：不同類型的云，邊界不盡相同，如積云濃積云邊界不整齊，層云（霧）邊界較整齊。

④色調(diào)：是指物象的亮度?？梢姽庠茍D上云的色調(diào)與云厚和云的成分有關(guān)，紅外云圖上則與云頂溫度相關(guān)。

⑤暗影：是指在一定太陽高度角下，高的云在低的目標(biāo)物上的投影。

⑥紋理：用來表示云頂表面粗糙程度，如層云（霧）云頂表面均勻、光滑；而積云濃積云表面多起伏、不均勻。衛(wèi)星云圖識(shí)別云的判據(jù)

①卷狀云在可見光云圖上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可見光云圖卷云呈白色，則其云層很厚，或與其它云相重迭；在紅外云圖上，卷云頂溫度很低，呈白色。無論可見光還是紅外云圖，卷云有纖維結(jié)構(gòu)。

②中云（高層云和高積云）在衛(wèi)星云圖上，中云與天氣系統(tǒng)相連，表現(xiàn)為大范圍的帶狀、渦旋狀、逗點(diǎn)狀。在可見光云圖上，中云呈灰白色到白色，色調(diào)的差異判定云的厚度；在紅外云圖上，中云呈中等程度灰色。

③積雨云無論可見光還是紅外云圖，積雨云的色調(diào)最白；當(dāng)高空風(fēng)小時(shí)，積雨云呈圓形，高空風(fēng)大時(shí)，頂部常有卷云砧，表現(xiàn)為橢圓形。

④積云、濃積云在可見光云圖上積云濃積云的色調(diào)很白，但由于積云濃積云高度不一，在紅外云圖上的色調(diào)可以從灰白到白色不等，紋理不均勻，邊界不整齊。其型式表現(xiàn)為積云線和開口細(xì)胞狀云。

⑤層云（霧）在可見光云圖上，層云（霧）表現(xiàn)為光滑均勻的云區(qū)；色調(diào)白到灰白，若層云厚度超過300米，其色調(diào)很白；層云（霧）邊界整齊清楚，與山脈、河流、海岸線走向相一致。在紅外云圖上，層云色調(diào)較暗，與地面色調(diào)相的。

衛(wèi)星云圖上各類云的特征

可見光衛(wèi)星云圖：可見光衛(wèi)星云圖利用云頂反射太陽光的原理制成，故僅能于白晝進(jìn)行攝影。可見光衛(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(qiáng)，會(huì)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。

紅外線衛(wèi)星云圖：利用衛(wèi)星上紅外線儀器，來測量云層溫度。溫度低的云層會(huì)以亮白色來顯示，即此處的云層較高，暗灰色的部分則代表云層高度較低，因?yàn)樵浇咏孛娴脑茖訙囟仍礁?。簡單而言，即以云頂?shù)牟煌瑴囟葋砼袛嘣茖拥母叨取庀笮l(wèi)星云圖分類水汽圖：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)射的輻射越小；水汽含量越少，大氣低層的輻射越可以透過水汽到達(dá)衛(wèi)星，則衛(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。增強(qiáng)紅外衛(wèi)星云圖：屬于紅外線衛(wèi)星云圖的一種，針對(duì)對(duì)流云所設(shè)計(jì)，主要目的為突顯對(duì)流現(xiàn)象。對(duì)流越強(qiáng)，云頂發(fā)展越高，云頂溫度越冷。

紅外云圖上，低云的云頂溫度較高，與地面相近，不容易識(shí)別；地表的溫度隨季節(jié)、緯度、海陸分布及其本身的熱慣量而不同，所以在紅外云圖上的色調(diào)亦不同。在電視顯示的紅外云圖上，地表以綠色表示，以與云相區(qū)分開。注意的幾點(diǎn)：在可見光云圖上，云層越厚，反照率越大，色調(diào)也越白。而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表現(xiàn)為黑色，陸地反照率比海洋略大，表現(xiàn)為灰色，而潮濕或森林覆蓋的地區(qū)表現(xiàn)為灰暗的色調(diào)。在電視顯示的衛(wèi)星云圖上，地表和海洋常用綠色和藍(lán)色表示。

水汽圖反映大氣上層水汽的空間分布。

目前，電視節(jié)目中通常使用的云圖，是紅外云圖通過計(jì)算機(jī)處理、編輯而成的假彩色動(dòng)態(tài)云圖畫面。

重要作用以衛(wèi)星云圖為工具，分析天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象云的種、屬及降水狀況

大范圍的云系反氣旋、高壓脊的位置

局地強(qiáng)風(fēng)暴結(jié)構(gòu)、范圍、邊界、色調(diào)、暗影和紋理晴空無云區(qū)的位置天氣系統(tǒng)位置

雹線

雷暴

若指令衛(wèi)星加密探測次數(shù)(如隔30分鐘一次)，可以監(jiān)測局地強(qiáng)風(fēng)暴的活動(dòng)，用以制作即時(shí)天氣預(yù)報(bào)和警報(bào)。對(duì)于氣象臺(tái)站稀少的廣闊洋面、高原、荒漠地區(qū)來說，衛(wèi)星云圖是很珍貴的探測資料。在氣象臺(tái)站較密的地區(qū)，所給出的圖象也較為完整系統(tǒng)，為其它觀測方法所不能替代。從衛(wèi)星云圖上，發(fā)現(xiàn)了一些新的云系，如細(xì)胞狀云系、云街、熱帶云團(tuán)等。重要作用（續(xù)）衛(wèi)星云圖和天氣圖的結(jié)合分析：梅雨鋒個(gè)例衛(wèi)星云圖天氣圖(87/06/0108)(87/06/0208)衛(wèi)星云圖天氣圖(87/06/0308)(87/06/0408)衛(wèi)星云圖天氣圖(87/06/0508)臺(tái)灣地區(qū)梅雨期天氣圖和衛(wèi)星云圖對(duì)比鋒面氣旋發(fā)展的不同階段：1.波動(dòng)階段：云系A(chǔ)向北明顯凸起。2.發(fā)展階段：云系A(chǔ)進(jìn)一步向北凸起，冷空氣在云系后部侵入，使云系開始向云內(nèi)凹。3.錮囚階段：氣旋云系后面的干舌更加明顯，云系表現(xiàn)出螺旋結(jié)構(gòu)。4.消亡階段：主要云帶圍繞氣旋中心旋轉(zhuǎn)一圈以上，干舌伸到氣旋中心，表明水汽來源已切斷，氣旋中心處是一些中低云系。臺(tái)風(fēng)云系的識(shí)別急流云系識(shí)別高空急流的云型呈帶狀,它是由卷云組成的,極地一側(cè)光滑清晰,并呈反氣旋性彎曲的云帶。氣象人員可根據(jù)這些云型特征，以及它們同某些氣象要素、天氣系統(tǒng)的位置和強(qiáng)度的關(guān)系來識(shí)別天氣系統(tǒng)，確定其位置，估計(jì)它們的強(qiáng)度，并判斷它們未來的移動(dòng)、演變趨勢(shì)。再結(jié)合天氣圖分析，更有助于做好天氣預(yù)報(bào)?？臻g天氣預(yù)警氣候和環(huán)境變化分析與研究海洋氣象海冰監(jiān)測與航海保障大氣環(huán)境監(jiān)測陸地生態(tài)變化防災(zāi)減災(zāi)衛(wèi)星云圖應(yīng)用廣泛

衛(wèi)星探測在天氣分析和大氣科學(xué)研究中發(fā)揮了重大作用，氣象衛(wèi)星資料廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、海洋、林業(yè)、地質(zhì)地理、水文、航空航天等各領(lǐng)域。

海水溫度分布、熱島效應(yīng)北京分析云圖是一門專業(yè)，需要專門的基礎(chǔ)知識(shí)和技巧。在我國的大學(xué)氣象專業(yè)課程中,這方面的內(nèi)容被忽視。在天氣預(yù)報(bào)這個(gè)專業(yè)崗位上,重?cái)?shù)值預(yù)報(bào),輕天氣分析。為什么臺(tái)站反映分析云圖困難做好FY-2應(yīng)用需要解決的基本問題國家衛(wèi)星氣象中心許健民2000年8月21日天氣預(yù)報(bào)崗位上的技術(shù)人員需掌握的知識(shí)：辨別氣象衛(wèi)星各觀測通道的特征和典型的應(yīng)用；辨別衛(wèi)星的各種產(chǎn)品，及其在各應(yīng)用領(lǐng)域中的用途；解釋靜止軌道、極地軌道、和其他軌道的區(qū)別，描述它們?cè)诓煌瑧?yīng)用領(lǐng)域中的作用；通過考察控制大氣和地物表面輻射性質(zhì)的方程,描述各種衛(wèi)星產(chǎn)品與大氣和地物表面輻射性質(zhì)的關(guān)系；將衛(wèi)星資料與其他氣象資料綜合,以得出不同地區(qū)數(shù)值預(yù)報(bào)天氣過程的診斷與評(píng)估，辨別各種天氣過程，將它們與衛(wèi)星圖象上所揭示的各種尺度的現(xiàn)象建立聯(lián)系；天氣預(yù)報(bào)崗位上的技術(shù)人員需掌握的知識(shí)（續(xù)）6.用衛(wèi)星產(chǎn)品辨別：霧、冰云、水云、過冷卻水滴、海冰、洪水、雪蓋；灰塵、煙、及大氣中的各種氣溶膠；火山爆發(fā)；火；7.解釋各通道觀測數(shù)據(jù)和產(chǎn)品如何用來識(shí)別：云型、云量、云團(tuán)、云系，并將它們與各種尺度的天氣現(xiàn)象和區(qū)域氣候建立聯(lián)系；天氣預(yù)報(bào)崗位上的技術(shù)人員需掌握的知識(shí)：（續(xù)）8.使用預(yù)報(bào)工作站上完成以下工作：演示重要的圖象特征制作動(dòng)畫氣象觀測數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品,地理特征與衛(wèi)星圖像疊合顯示制作彩色增強(qiáng)圖象測量地表和云頂溫度估計(jì)云頂高度計(jì)算距離測量圖象特征的速度和位移測量圖象特征的緯度和經(jīng)度追蹤云的移動(dòng)以測量不同高度上的風(fēng)顯示探測信息估計(jì)雨強(qiáng)和降水區(qū)；

在衛(wèi)星氣象處工作的專業(yè)人員還應(yīng)掌握以下知識(shí)：不斷地了解靜止和極地軌道衛(wèi)星的新進(jìn)展,并會(huì)利用它們的新產(chǎn)品。解釋關(guān)于氣象衛(wèi)星和儀器的各種信息,如:輻射,光譜通道,數(shù)據(jù)的特征,分辨率,信噪比等,解釋關(guān)于衛(wèi)星軌道特征、衛(wèi)星各種指標(biāo)的信息,并將這些信息在實(shí)時(shí)氣象業(yè)務(wù)中應(yīng)用。解釋來自靜止和極軌衛(wèi)星各種產(chǎn)品的產(chǎn)生過程,質(zhì)量控制和改進(jìn)。

在衛(wèi)星氣象處工作的專業(yè)人員還應(yīng)掌握以下知識(shí)（續(xù)）：用輻射的物理學(xué)解釋從衛(wèi)星數(shù)據(jù)導(dǎo)出的產(chǎn)品(普郎克定律,斯蒂芬-波爾茲曼定律、維恩定律，地面的輻射特征，大氣的輻射性質(zhì)）在衛(wèi)星氣象處工作的專業(yè)人員還應(yīng)掌握以下知識(shí)（續(xù)）：為了在他所在的水文氣象局內(nèi)提供更好的服務(wù),用好衛(wèi)星產(chǎn)品,不斷地評(píng)價(jià)并建立新的處理方法。監(jiān)視和改進(jìn)衛(wèi)星資料和產(chǎn)品顯示的過程,包括單獨(dú)顯示和與其它產(chǎn)品綜合顯示。適當(dāng)?shù)夭僮骱褪褂眯l(wèi)星跟蹤、資料進(jìn)機(jī)設(shè)備，進(jìn)行定標(biāo)、定位、應(yīng)用和資料和產(chǎn)品的存檔。在衛(wèi)星氣象處工作的專業(yè)人員還應(yīng)掌握以下知識(shí)（續(xù)）：解釋并協(xié)助執(zhí)行衛(wèi)星資料處理的算法,以導(dǎo)出云性質(zhì)、溫度、濕度、陸地和海面特征等參數(shù)。協(xié)助衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和產(chǎn)品在數(shù)據(jù)同化、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)中應(yīng)用。解釋衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和產(chǎn)品,以協(xié)助許多專項(xiàng)應(yīng)用，如火、天氣、火山