如何看气象云图

如何看气象云图

气象卫星 在卫星上携带各种气象观测仪器测量诸如温度、湿度、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星。 按卫星轨道分，气象卫星可以分为两类： 风云1号气象卫星（1）极地太阳同步轨道卫星：其卫星的轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向，卫星几乎以同一地方时经过世界各地。 （2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星。卫星相对某一区域是不动的。因而由静止气象卫星可连续监视某一固定区域的天气变化。 根据气象卫星的目的还分为试验卫星，主要对各种气象卫星遥感仪器、新的技术进行试验，待试验成功后转到业务气象卫星上使用业务卫星，这种卫星带有各种成熟的设备和技术，获取各种气象资料，为天气预报和大气科学研究服务。风云1号气象卫星飞行中的风云1号气象卫星这是中国第一代准极地太阳同步轨道气象卫星。卫星发射二颗，分别为FY-1A和FY -1B，于1988年9月7日和1990年9月3日用长征四号火箭发射，卫星本体是1.4×1.4× 1.2米的六面体，星体外侧对称安装六块太阳帆板，卫星总长度为8.6米，星重750千克，三轴定向稳定，卫星高900公里，倾角99°，周期102�86分钟，每天卫星绕地球为14圈。卫星携带多光谱可见光红外扫描辐射仪，它有五个通道，用于获取昼夜可见光、红外云图，冰雪覆盖、植被、海洋水色、海面温度等。卫星资料发送方式有：甚高分辨率传输 （HRPT），低分辨率图象传送（APT）和延迟图象传输（DPT）。首颗 FY-1A卫星入轨后获取了大量高质量云图资料。由于姿态失控，卫星工作了39天；FY- 1B卫星的姿态控制系统比FY—1A有明显改善，但系统的可靠性有待进一步改进。卫星探测的分辨率 是指卫星仪器能区分两个物体的最小距离。表示卫星探测分辨率通常有三个参数： ①空间分辨率：这是指卫星在某一瞬时观测到地球的最小面积，这最小面积又称象元（或象素）。从卫星到这最小面积间构成的空间立体角称瞬时视场。卫星的空间分辨率与卫星的高度有关，卫星高度越高，分辨率越低，而且与卫星视角有关，视角越倾斜，观测面积越大，分辨率就差。卫星探测的视场和分辨率（1） 灰度分辨率：在卫星云图上，如果两个邻接瞬时视场内目标物的反照率或温度相等，则其色调一样，无法区别它们。但是当这两个瞬时视场目标物的反照率或温度有差异，并达到一定数值时，这两个视场就可以被分辨，这个能分辨的最小温度差或反照率差异称做灰度分辨率。 （2） 时间分辨率：指卫星对某一观测区域进行一次观测的时间间隔。静止气象卫星对固定区域每隔半小时进行一次观测，具有很高的时间分辨率。可见光云图可见光云图可见光是波长从0.35～0.80μm很狭窄的波段。卫星在可见光谱段测量来自地面云面反射的太阳辐射，将卫星接收的这种辐射转换为图象称为可见光云图。卫星在可见光谱段选用的波长间隔有：0.52～0.75μm和0.58～0.68μm。卫星在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。在可见光云图上，辐射越大，色调越白；辐射越小，色调越暗。通常云层越厚，反照率越大，色调也越白，而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表现为黑色，陆地反照率比海洋略大，表现为灰色，而潮湿或森林覆盖的地区表现为灰暗的色调。在电视显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。红外云图红外云图卫星在10.5～12.5微米测量地表和云面发射的红外辐射，将这种辐射以图象表示就是红外云图。在红外云图上物体的色调决定其自身的温度，物体温度越高，发射的辐射越大，色调越暗，红外云图是一张温度分布图。由于大气有吸收及物体发射率不完全为1，卫星接收到的红外辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。地面的温度一般较高，呈现较暗的色调；由于大气的温度随高度是递减的，故云顶高而厚的云，其温度低呈白的色调。低云的云顶温度较高，与地面相近，故在红外云图上不容易识别。由于各类云的云顶温度的差异较大，在红外云图上可以识别各种高度的云。此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本身的热惯量而不同，所以在红外云图上的色调亦不同。在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，以与云相区分开。水汽图水汽图卫星选用6-7μm水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图象表示便得到水汽图。在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以自身较低的温度发射红外辐射。卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星，则卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；否则越少。对于6-7μm水汽带，卫星测得的辐射来自对流层中上层，故水汽图反映大气上层水汽的空间分布。增强红外云图 这是对灰度或辐射值进行变换处理，将人眼不能发现的细节结构清楚地显示出来，如积雨云在云图上表现为一片白色，通过增强处理后可将云顶结构显示出来，能准确地确定积雨云的强度，强对流中心位置。红外云图的增强处理是将图象上的灰度值，按需要进行合并或分解为若干灰度间隔（等级），每一间隔赋予一个灰度值。被动微波遥感 微波辐射通常指1毫米到30厘米波长范围的辐射。自然界里许多物体都能发射和吸收微波辐射。气象卫星携带的微波探测器测量地表或大气发射的微波辐射，由此推测物体的各种特性的技术称被动微波遥感。在大气中，水汽在波长λ=13.5毫米（22.235千兆赫）、1.6毫米（183.34千兆赫）；氧在波长λ=5毫米（50～70千兆赫）、2.3 毫米（118.7千兆赫）处有强烈吸收和发射微波辐射。 微波辐射具有穿透云雾、降水的 能力，可以测定云下物体发射的辐射，具有全天候、全天时的工作能力。由微波辐射计 接收大气中水汽、氧等气体发射的微波辐射，并经反演处理能得到大气中温度、湿度、 降水等气象要素。卫星云图识别云的判据 在卫星云图上识别云的判据有六个：可见光云图上各类云特征（1） 结构型式：是指不同明暗程度物象点的分布式样，如高层高积云常表现为带状、涡旋状等，开口细胞状云系是由积云浓积云组成等。 （2） 范围大小：是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推断形成云的物理过程，尺度小的云系常与中小尺度天气系统相关；尺度大的则与大尺度的天气系统联系。 （3） 边界形状：不同类型的云，边界不尽相同，如积云浓积云边界不整齐，层云（雾）边界较整齐。 （4） 色调：是指物象的亮度。可见光云图上云的色调与云厚和云的成分有关，红外云图上则与云顶温度相关。 （5） 暗影：是指在一定太阳高度角下，高的云在低的目标物上的投影。 （6） 纹理：用来表示云顶表面粗糙程度，如层云（雾）云顶表面均匀、光滑；而积云浓积云表面多起伏、不均匀。卫星云图上各类云的特征 A、卷状云：在可见光云图上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可见光云图卷云呈白色，则其云层很厚，或与其它云相重迭；在红外云图上，卷云顶温度很低，呈白色。无论可见光还是红外云图，卷云有纤维结构。云系分类图B、中云（高层云和高积云）：在卫星云图上，中云与天气系统相连，表现为大范围的带状、涡旋状、逗点状。在可见光云图上，中云呈灰白色到白色，色调的差异判定云的厚度；在红外云图上，中云呈中等程度灰色。 C、积雨云：无论可见光还是红外云图，积雨云的色调最白；当高空风小时，积雨云呈圆形，高空风大时，顶部常有卷云砧，表现为椭圆形。 D、积云、浓积云：在可见光云图上积云浓积云的色调很白，但由于积云浓积云高度不一，在红外云图上的色调可以从灰白到白色不等，纹理不均匀，边界不整齐。其型式表现为积云线和开口细胞状云。 E、层云（雾）：在可见光云图上，层云（雾）表现为光滑均匀的云区；色调白到灰白，若层云厚度超过300米，其色调很白；层云（雾）边界整齐清楚，与山脉、河流、海岸线走向相一致。在红外云图上，层云色调较暗，与地面色调相带状云系 指长宽之比至少为4：1的连续云系，它由多层云系组成。宽度大于1纬距的称云带，小于1纬距的为云线。带状云系涡旋云系 指一条或几条云带按螺旋状旋向一个共同的中心，这种云系与大气中的活动中心相联系。台风、热带低压、高空冷涡都表现为涡旋云系。涡旋云系细胞状云系细胞状云系 冷空气到达暖而湿的表面，受下垫面的加热产生对流，形成细胞状结构的对流云系，细胞的直径仅几十公里，它分为开口和闭合两种，开口细胞状云系中间无云，四周有云，出现于低压周围的气旋性环流内。闭合细胞状云系中间有云四周无云，呈球状，出现在高压东南象限内。冷锋云系冷锋云系冷锋云系表现为长达千余公里，气旋性弯曲的云带，它常与涡旋云系连结。其分为活跃和不活跃两类：活跃冷锋位于500hPa槽前，走向与对流层中层气流一致，云系连续稠密，由多层云组成；不活跃锋位于500hPa槽后，云带与高空气流垂直，云系断裂不完整，以中低云系为主。冷锋云系的长度和宽度相差很大，这决定大气运动尺度、锋面坡度和水汽条件。暖锋云系 暖锋在卫星云图上表现为向北凸起的盾状云区，长宽之比很小，云系以多层云为主。暖锋云系温带气旋云系 分成四个阶段： （1） 波动阶段：锋面云带变宽，向冷区凸起，色调变白，中高云加多。 （2） 发展阶段：锋面云带隆起部分更明显，中高云后界开始向云内凹。 （3） 锢囚阶段：云系后部有明显干舌，螺旋结构明显。云带伸至涡旋中心。 （4） 成熟阶段：干舌伸到气旋中心，螺旋云带围绕中心旋转一周以上，高低空环流中心与云系涡旋中心重合。 下图为温带气旋在发展、锢囚、成熟、消散阶段的云系。发展 锢囚 成熟 消散 急流云系我国东南沿海的急流云系表现为左界光滑整齐，与急流轴平行的卷云区。急流呈反气旋弯曲时，云系稠密，急流呈气旋性弯曲处云系稀少或无云。急流云系可以分为宽阔盾状卷云区，卷云线和横向波动云系三种。草原和森林火灾的监测 草原或森林发生火灾的地区，温度远高于周围地区。采用3.7μm波段，对高温区特别敏感，利用3.7μm可以监测林区和草原发生的火灾。红色部分表示内蒙古地区林区及草原火灾图象台风云系 在卫星云图上，台风由台风眼、中心稠密云区和螺旋云带组成。台风眼分成大眼、小眼、圆眼和不规则形状眼，它可以位于台风云区中心，也可位于台风云区边缘。中心稠密云区边界越光滑，云型越圆，尺度越大，越稠密，台风强度越大。台风云带越宽，环绕台风中心的圈数越多，强度越大。与台风相联的另一种云带称对流带。台风云系图 台风云系彩色分层显示图 卫星监测海面温度气象卫星可以在红外大气窗区测量洋面、海面发射的辐射，按普朗克公式由这种辐射可以监测洋面和海面温度。由于大气的吸收和视线的倾斜等原因，现有多种方法监测海面温度： ①单通道海面温度求取，建立全球海面温度计算业务，这一技术在1980年前的业务中使用； ②1981年以后，多通道海面温度估算技术投入业务，这一技术较之以前有很大改进，包括消除云和水汽订正，使计算结果精度有很大提高。 上图显示了中国沿海地区海温分布，深蓝色是温度较高的区域，浅蓝色是温度较低的区域海面悬浮物质的监测 在海洋中，泥沙含量不同，其反射率也不同，气象卫星可见光通道0.58～0.68μ m对水体含沙量的变化很敏感，很适于遥感泥沙含量。左图为渤海湾水域含沙量分布图，浅色区为高浓度悬沙区，暗色区为低浓度含沙区；右图为长江口区水域含沙浓度分布图，浅蓝色区是高浓度含沙区。海冰的卫星监测 海冰改变海面的反照率，是影响海气交换的重要因子，海冰对人类在海上活动有严重影响，固定冰盖可阻碍海上航行。由于海冰与水面的反照率有明显差异，卫星可以监测它。下图为不同时期渤海湾海冰，蓝绿色是辽东湾和黄河入海口区的海冰状况。热带云团热带云团热带云团是在卫星云图上发现的新天气系统，许多热带系统都与它有关，它占热带地区面积的20%。云团是由许多积雨云单体组成，其顶部的卷云粘连成一片，表现为密实的白色云区，其尺度相差很大，小的不到一个纬距，大的可达7个纬距以上。云团的垂直方向分为流入层、垂直运动和流出层。云团内以上升运动为主，400hPa以下为辐合上升运动，400hPa以上则为辐散为主。低空为正涡度，高空为负涡度。植被的监测 利用绿色植被在可见光和近红外波段中反射率的差异，叶绿素在近红外波段的反射率显著加大，并决定叶绿素含量，可监测植被生长状况。通常用NDVI=（Ch2-CH1）/ （Ch2+Ch1） 来表示。参考资料：(包括有典型图片)http://mkd.lyge.cn/zhanzheng/a133/11/003.htm 其他可供参考:http://www.chinabaike.com/article/316/327/2007/2007022258622.htmlhttp://www.wiki.cn/w/index.php?title=%E5%8D%AB%E6%98%9F%E4%BA%91%E5%9B%BEhttp://baike.baidu.com/view/38740.htm