《航空气象第7章卫星云图.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《航空气象第7章卫星云图.ppt（67页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、航空气象学,张同荣,第七章 卫星云图,1气象卫星2卫星云图3卫星云图上云的识别,气象卫星：携带各种观测仪器，从空间对地球进行气象观测的人造地球卫星。提供包括全球范围的气象资料，可连续监视大范围的天气变化；观测一些难以观测的资料，如云顶高度、海面温度、高空风场、臭氧分布等。,1气象卫星,卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射，并将其转换成电信号传送给地面站。地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、地表和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料。,工作方式,1气象卫星,观测范围广观测次数多观测时效快观测数据质量高不受自然条件和地域条件限制,特点,1气
2、象卫星,1960年4月1日，美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星“泰罗斯”1号。,1气象卫星,气象卫星分类,1气象卫星,极轨气象卫星：由于卫星是逆地球自转方向与太阳同步，称太阳同步轨道气象卫星。地球同步气象卫星：与地球保持同步运行，相对地球是不动的，称作静止轨道气象卫星，又称地球同步轨道气象卫星。,1气象卫星,极轨气象卫星：飞行高度约为6001500千米，卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的交角，这样的卫星每天在固定时间内经过同一地区2次，因而每隔12小时就可获得一份全球的气象资料。,1气象卫星,同步气象卫星：运行高度约35800千米，其轨道平面与地球的赤道平面相重合。从地球上看，卫星静止在
3、赤道某个经度的上空。一颗同步卫星的观测范围为100个经度跨距，从南纬50到北纬50，100个纬度跨距，经度100 因而5颗这样的卫星就可形成覆盖全球中、低纬度地区的观测网。,1气象卫星,目前在轨的气象卫星,1气象卫星,美国从1960年至1965年间，共发射了10颗“泰罗斯”气象卫星，其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。1966年2月3日，美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号，它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星，轨道高度约1400千米。,1气象卫星,中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星“风云一号”太阳同步轨道气象卫星。但由于星上元器件发生故障，它只工作了39天。后成功发射了五颗
4、极轨气象卫星（风云一、三号）和三颗静止气象卫星（风云二号）,1气象卫星,目前，我国的极轨气象卫星和静止气象卫星已经进入业务化，在轨运行的卫星分别是风云一号D星（2002年发射）、风云二号E星（2004年发射）、风云三号（2008年发射）。我国是世界上少数几个同时拥有极轨和静止气象卫星的国家之一。,1气象卫星,飞云一号极轨气象卫星,1气象卫星,飞云三号极轨气象卫星,1气象卫星,卫星云图的拍摄。云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测。陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面状况的观测，如海洋表面温度、海冰和洋流等。大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。,气象卫星主要观测内容
5、,1气象卫星,大气中臭氧的含量及其分布。太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射。空间环境状况的监测，如太阳发射的质子、粒子和电子的通量密度。,气象卫星主要观测内容,1气象卫星,可见光卫星云图红外线卫星云图色调强化卫星云图水汽图,2卫星云图,借助于地球上物体对太阳光的反射程度而拍摄的可见光云图，只限于白天工作。可见光卫星云图可显示云层覆盖的面和厚度，较厚的云层反射能力强，显示出亮白色，云层较薄显示暗灰色。,可见光卫星云图,2卫星云图,在一定的太阳高度角下，物体的反照率越大，它的色调越白；反照率越小，色调越暗。,可见光云图特点,2卫星云图,1、云与地面雪盖的区分，
6、运用VIS云图动画，由云动而雪盖不动特征来分辨。2、小对流云块问题，当卫星视场中充满小而碎的积云（Cu）时，辐射一般来自云和地表的反射和散射。若云块比卫星辐射计分辨率小，图像将被平滑。,VIS图像中分析中需特别注意：,2卫星云图,3、薄云问题，薄云虽然反照率低，但它能让比它更低的云或地表的光散射到卫星上，造成图像为来自不同高度层光线的混合图像，从而在高反照率的地表或沙漠之上的薄云看起来非常厚而亮，造成错觉。,VIS图像中分析中需特别注意：,2卫星云图,利用卫星上红外线仪器，测量云层温度。可以全天候工作。温度低的云层以亮白色来显示，即此处云层较高暗灰色代表云层高度较低，因为越接近地面的云层温度越
7、高即以云顶的不同温度来判断云层的高度。,红外线卫星云图,2卫星云图,中高纬度地区：冬季:暗 海面 陆面 亮（海温陆温）夏季:亮 海面 陆面 暗(陆温海温)若陆温=或相近水温水陆界线不清楚。,红外云图上水面与陆地色调的变化,2卫星云图,在白天的陆地上：干燥地表的温度变化较大，色调变化也大；潮湿或有植被覆盖的地区温度变化小，色调变化也较小。,2卫星云图,由于云顶温度随高度递减，在IR图像中不同高度云的层次分明，并且透明的卷云清晰可见，这些都优于VIS云图。另外，陆表和海表温差强烈处，海岸线清晰可见，但是云的纹理结构VIS图像中更清晰。在IR图像解释中也存在一些问题。如夜间在IR图像上很难辨别出低云
8、和雾（它们的温度与地表温度太相近）。,使用红外云图的注意点,2卫星云图,可见光云图与红外云图的比较,2卫星云图,2卫星云图,图给出了同时刻的可见光与红外云图，图中可见光云图的西北侧E处色调很暗，这是因在该处太阳高度角太低，光照不足之故；相应在红外云图上E处，由于该时已是深秋时刻，地表的温度较低，显现较浅的色调。IR图中A-B为白色卷云带，之下为中低云区，之南M处为较厚的中低云区。在IR上，越往南，温度越高，色调越暗；而在VIS上，越往东南，太阳高度角越大，云色调越白。,2卫星云图,2008年7月22日7时46分可见光云图,2卫星云图,2008年7月21日12时46分可见光云图,2卫星云图,20
9、08年7月22日19时16分可见光云图,2卫星云图,2卫星云图,色调强化卫星云图属于红外线卫星云图的一种，其为针对对流云所设计，主要目的为突显对流现象。对流越强，云顶发展越高，云顶温度越冷。,色调强化卫星云图,2卫星云图,卫星接收的是水汽发出的辐射，水汽一面吸收来自下面的辐射，同时又以自身温度发射红外辐射。如果大气中水汽含量愈多，吸收来自下面的红外辐射愈多，到达卫星的辐射就愈少。在水汽图上，色调愈白表示大气中水汽含量愈多，反之就愈少。,水汽图,2卫星云图,201009191000水汽圆盘图,1、在水汽图上，积雨云和卷云的表现十分清楚，其特征与红外云图类同；2、难以在水汽图上见到地表和低云，其发
10、射的辐射被大气全部吸收而不能到达卫星；,比较水汽图和红外云图,2卫星云图,3、在水汽图上的水汽表现远比红外图上的云区要宽广，因为在没有云的地方仍然有水汽存在；因此在水汽图上水汽区比云区要连续完整；4、在水汽图上色调浅白的地区是对流层上部的湿区，一般与上升运动相联系；色调为黑区是大汽中的干区，相应大气中的下沉运动。,2卫星云图,六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理。,3卫星云图上云的识别,卫星云图上云的结构型式有带状、涡旋状、团状（块）、细胞状和波状等。冬季洋面的开口细胞状云系，是由积云或浓积云组成，它是冷空气到达洋面受海面加热变性而形成的；大尺度的带状云系主要是由高层云和高
11、积云组成的；团状云块一般是积雨云等。,结构形式,3卫星云图上云的识别,如与气旋、锋面相连的高层高积云和卷云的分布范围很广，可达上千公里；而与中小尺度天气系统相联的积云、浓积云和积雨云的范围很小。如在山脉背风坡一侧出现的排列相互平行的细云线，就能知道这是山脉背风坡一侧重力波形成的。,范围大小,3卫星云图上云的识别,各种云的边界形状有直线的、圆形的、扇形的，有呈气旋性弯曲的、也有呈反气旋性弯曲的，有的云（如层云和雾）的边界十分整齐光滑，有的云（积云和浓积云）的边界则很不整齐。如急流云系的左界整齐光滑，冷锋云带呈气旋性弯曲等。,边界形状,3卫星云图上云的识别,也称亮度或灰度，指卫星云图上物象的明暗程
12、度。云的厚度越厚，反照率越大，色调越白，大而厚的积雨云的色调最白，因此由云的色调可以推算云的厚度。在红外云图上，物象的色调决定于其本身的温度，温度越高色调越黑。在水汽图上，根据色调可以识别水汽分布。,色调,3卫星云图上云的识别,暗影是在一定太阳高度之下，高的目标物在低的目标物上的投影。所以暗影都有出现于目标物的背光一侧边界处。暗影只能出现于可见光云图上，它反映了云的垂直分布状况。,暗影,3卫星云图上云的识别,1）暗影的宽度与云顶高度有关，云顶越高，暗影越宽。2）在上午的卫星云图上，暗影出现于云的西边界一侧；如若是下午的云图上，则暗影出现于云区的东边界一侧。3）暗影只能出现于色调较浅的下表面上，
13、如低云、积雪或太阳耀斑区内容易见到暗影。,3卫星云图上云的识别,纹理是指云顶表面或其它物象表面光滑程度的判据。如果云顶表面很光滑和均匀，表示云顶高度和厚度相差很小，层云和雾具有这种特征；如果云的纹理多皱纹和斑点，就明云顶表面多起伏，云顶高度不一，积状云具有这种特征；如果云的纹理是纤维状，则这种云一定是卷状云。,纹理,3卫星云图上云的识别,A、B、C等处表现为云顶纹理不均匀，在这些地方出现云顶凸起，常称之穿透性对流云顶，每个云顶处在迎太阳一侧很明亮，背阳光一侧出现暗影，云顶高度很高，对流强烈，地面报告相应这些云顶处有龙卷风出现。,卷状云积雨云中云（高层、高积云）积云、浓积云低云,卫星云图上各类云
14、的识别,卷云的高度高，温度低，它由冰晶组成，反照率低，对可见光具有透明性。所以其色调：1）在红外云图上，通常表现成白色，与地表、中低云间有强的对比度，很容易将它们区分开。只有十分稀薄的卷云，色调较暗。2）在可见光云图上，卷云的色调变化范围很大，由深灰到浅白色，这决定于卷云的厚度，有时能透过卷云看到其下面的地面目标物。3）在水汽图上，卷云的色调呈白色。,卷状云,3卫星云图上云的识别,积雨云时常是几个雷暴单体的集合，主要特点有：1.结构型式：呈团状结构，称为云团。2.色调：由于积雨云顶最高最冷，所以无论是红外云图，还是可见光云图或者水汽图上，其色调最白。3.边界形状：积雨云的边界与其发展阶段、风速
15、垂直切变有关。当积雨云处于初生阶段时，云的边界光滑整齐；当积雨云到发展和成熟阶段时，其边界处出现短的卷云羽。当风的垂直切变很大时，积雨云出现卷云砧的边界特征。,积雨云,3卫星云图上云的识别,4.范围大小：初生的积雨云尺度小，呈小颗粒状；成熟的积雨云云体较大。有些积雨云相互合并，连成一片，形成尺度达数百公里的云区，这种云系称为对流复合体。5.纹理：积雨云的纹理较为光滑均匀，尤其是在红外云图上。但是当出现穿透性强对流云时，云顶呈多起伏，在可见光云图上呈多皱纹和斑点的纹理特征。6.暗影：积雨云云顶高，有暗影。,积雨云,3卫星云图上云的识别,在卫星云图上，由于高积云单体远小于卫星仪器的分辨率，无法将高
16、积云与高层云区别开来，只能将高积云和高层云统称为中云。1.结构型式和范围大小：中云在卫星云图上表现为一大片，范围可达二万到二十万平方公里。其型式可以是涡旋状、带状、线状和逗点状。,中云（高层、高积云）,3卫星云图上云的识别,2.色调和纹理：1）在可见光云图上，与锋面、气旋相连的中云色调很白，纹理均匀，常伴有低云（雨层云）和降水出现。2）如果中云区多斑点和皱纹，则说明云区内有对流出现或云层厚度不一。中云不一定有暗影和确定的边界形状，所以根据暗影和边界不能识别中云.,中云（高层、高积云）,3卫星云图上云的识别,在卫星云图上的积云浓积云实际上是积云群。1.结构型式：积云浓积云常表现为线状、开口细胞状
17、等结构型式；有时积云浓积云呈离散分布型式。2.纹理：表现为多斑点、皱纹，为不均匀的纹理。3.边界：由于局地加热的不均匀性，积云浓积云的边界不整齐不光滑。4.色调和暗影：可见光云图上呈白色。,积云、浓积云,3卫星云图上云的识别,层积云：表现为球状的闭合细胞状云系，一大片或带状。在海洋上，云顶均匀，在可见光图上呈白色；在大陆上，层积云为灰色。在红外云图上，层积云表现为深灰到灰色，可与中云区分开。,低云,3卫星云图上云的识别,层云与雾：1.纹理：层云与雾的云顶高度均匀，所以其纹理光滑均匀。2.色调：在可见光云图上层云（雾）的色调从灰色到白色。3.边界：层云（雾）的边界光滑整齐清楚，常常沿着山脉、河流
18、、海岸线或一条低空切变线突然结束。4.范围大小：层云（雾）的范围相差很大，所以不能根据层云（雾）的范围判别它。,低云,3卫星云图上云的识别,层云（雾）一般出现于冷高压后部，或低压前部，或冷锋前方等天气系统的有关处，这些地方存有暖湿空气在冷表面上平流。此外，冬季中高纬地区地表的辐射冷却也有助于层云（雾）的形成。,低云,3卫星云图上云的识别,出现在华北的雾区A处于冷锋云带E-F的前方的西南气流里，四川盆地雾区B的西边界与青藏高原的东边界相一致，雾区的某些地方还迭加有其它类型的云，华南沿海的层云和雾区C与海岸线的走向相一致。,3卫星云图上云的识别,雨层云：在可见光云图上,雨层云从白到灰白不等，通常雨层云出现于锋面云带中，在热带季风云系中也可以见到。在红外图上雨层云表现为均匀的灰色到白色。,低云,3卫星云图上云的识别,
