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卫星云图的云状分析提要随着卫星云图的日益普及，云图在预报中的使用越来越多，本文就卫星云图使用中的有关问题作了一些探讨，供大家参考。
关键词：卫星云图云状分析天气系统一、卫星云图的种类按卫星轨道分，可分为极轨卫星云图和同步卫星云图，目前大多使用的是三种同步卫星云图：可见光云图，红外云图和水汽云图。
可见光云图(VIS)利用云顶反射太阳光的原理制成，故仅能于白昼进行摄影。
可见光卫星云图可显示云层覆盖的面和厚度，比较厚的云层反射能力强，在可见光卫星云图上，会显示出亮白色，云层较薄则显示暗灰色，还可与红外线卫星云图结合起来，做出更准确的分析。
红外云图(IR)利用卫星上之红外线仪器，来测量云层之温度。
其中，温度低的云层会以亮白色来显示，也就是此处的云层较高，而暗灰色的部分则代表云层高度较低，因为越接近地面的云层温度越高。
简单而言，即以云顶的不同温度来判断云层的高度。
水汽云图(WV) 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人造卫星，则人造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。
但对低层水汽不敏感，这是其不足之处，使用中应与其它云图相结合，作综合判断。
二、卫星云图的典型云系识别2.1 几种基本云的识别卷云：高度最高，温度最低，反照率低。
中云(包括高层云和高积云)：反照率有的大有的小，温度较低，范围较大。
积云和浓积云：在云图上实际为积云群，表现为带状，线状和细胞状结构，其上多皱纹，多起伏和不均匀，造成这种现象的原因是积云内部高度不同，云顶温度不一致，厚度有参差，云的形状不规则。
积雨云：反照率高，温度也低，高空风垂直切变小时呈圆形，较大时呈椭圆形，并出现卷云砧，尺度为几十至几百公里，初生时尺度较小，边界光滑，成熟后云体较大，顶部出现向四周散开的卷云羽，消亡时色调变暗，为一片松散的卷云。
卫星云图的识别一、卫星云图的分类卫星云图可以根据卫星所接受的波长范围分为三类：1.红外图像（IR）：波长区间10.5至12.5um2.可见光图像（VIS）：波长区间0.4—1.1um3.水汽图像（WV）：波长区间5.7至7.1um红外云图红外云图的色调决定于物体的温度，反映了地面和云面的红外辐射或温度的分布。
浅色调表示红外辐射小，温度低；暗色调表示红外辐射大，温度高。
所以云顶高度越高，其温度越低，云的色调越白。
红外云图的优点是可区分不同层次的云。
缺点是因为温度相近的关系，不能区分地面和低云。
可见光云图可见光云图中亮度与星下底物表面的反照率相关很好。
图像较黑的色调代表低的亮度（低的反射辐射强度）；较亮的色调代表高亮度。
高反照率的云，云厚度大，云中水含量高，云滴的平均尺度小；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大。
可见光云图的优点是分辨率高，可区分地面和低云，云的纹理清晰。
缺点很明显，因为仅靠目标物反射，所以夜间资料不可用。
水汽云图波长6-7um附近是以水汽为吸收体的一个谱区。
在强吸收带中，到达卫星的辐射主要来自对流层上部。
水汽图像和红外图像一样，把接收到的辐射转换为温度来显示。
对流层上部高湿区显的亮（冷），低湿区显得暗（暖）。
即使对流层上部很干燥，近地层大气仍然可能很湿。
水汽云图优点是，可提供大气水平运动信息。
缺点是其主要反映了400hPa-600hPa的水汽，对于其他吸收谱区无法显示。
二、云图识别判据：在卫星云图上，云的识别可以根据以下六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理。
1 结构形式在云图上，所谓结构型式是指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物象点的分布式样，这些物象点的分布可以是有组织的，也可以是散乱的，即表现为一定的结构型式。
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。
由云的结构型式有助于识别云的种类和云的形成过程，如：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积云组成的；团状云块一般是积雨云等。
960721强雷雨大风的卫星云图云系特征及分析秀丽.氏≥:乏毒1997年第4期气象教育与科技一960721强雷雨大风的卫星云图云系特征及分析尸/强雷雨大风的卫星云图云系特征及分析199B年7月21日下午14时30分,江苏省通州市出现雷阵雨天气,其中部分地区遭受强雷雨大风的袭击,通州站实测最大风速达29m?s一,最大--d,6~降水量达24.5mm,直接经济损失1800万元.同时,如皋市长江镇道大风,雷击,损失也比较大这次雷雨大风,来势快,强度太.损失重.它是梅雨结束前一日的一次强对流天气,本文通过卫星云图和雷达观测资料分析,探讨这次强对流天气发生的成因和特征.1天气形势背景及影响系统在1996年(下同)7月20日500hPa图上,贝加尔湖地区为一高压脊区,蒙古为一冷性低.压区,低槽的底部伸到河套地区.120.E副高脊线在25附近,它的主体呈NE—SW向#地r处于剐高北侧边缘...在21日前,通州市受地面静止锋影响,高空暖湿气流比较活跃.高空500hPa在U0. 东,35.N,以南均为SW气流控制.21日原蒙古低槽携带的冷空气东移扩散南下,08时850,700hPa图上,徐州,郑州,阜阳,南京均出现24小时变温≤一2℃.地面冷锋已南压至济南,徐州一线,徐州08时地面开始转为偏北风,这说明了北方的弱冷空气中午南下影响通州商是诱.发这次强对流天气的原因.1这次强对流天气的发生与中,低空急流的形成有着密切的关系.从7月2O日08时至21日08时,700hPa上的长沙,汉口,南京一线有一低空急流.这条急流将源源不断的水汽输送到通州市的上空.21日700hPa在南京,射阳,上海之间的区域里m=一60×10hPa?s 一,这样充沛的水汽来源和强烈的辐合上升运动,为形成这次强对流天气提供了必要的条件.2卫星云图的特征分析2.1通州市上空先期生成一条状单体云图通过卫星云图分析可以看出,21日ll时30分通卅I市西北部地区发现有如针眼点状的云顶温度为一8℃的中心(见图la中A)而当时测站(图中十为通州观测站)上空为晴空.12时3o分云图资料反映:原来的星点状云区发展成一条孤立的条状单体云团,并发展很快(见图1b中A).根据观测站观测人员目测Cu演变成Cb是在半小时左右完成的到I3时30分卫星云图上测得云顶温度一32℃,部分地区出现阵雨,但范围不大,也未形成恶劣的天气. 2.2沿江,苏南有云团发展东移并向通州市逼近根据卫星云图资料分析可以看出:21日ll时30分左右,在南京至溧阳以及蚌埠到合肥之问相继出现两块云团.这两块云团虽然连接在一起,但从云的色调和云顶温度看是属于活跃程度差异很大的两块云团南京至漂阳的这一块呈絮状,结构较稠密,云顶温度为--55℃.从这一块云团的动态演示看:是明显向东北偏东方向的通州站逼近.并与通州站西部地区上空生成的活跃条状单体云团有相合并的趋势.;,21?———一一蝴乎圉l卫星云嘲云系变化特征田^.II时3O分f12时30分|c.13时3O分2.3东移云团与通州地区云团台并加强,出现强对流天气从卫星云团资料上可以看出:21日下午l3时3o分从西南方向移来的较庞大的活跃云团与通州地区上空的云系已合并在一起,强度迅速加强,14时l0分云图上测得云顶温度最低处已达一62"C,它就位于通州市的上空.在历经三个过程以后,终于酿发了强雷雨大风天气.3雷达的临近观测通州站刚安装的711测雨雷达在预报这欢强对流天气过程中发挥了重要作用.7月21日从中午12点30分开始雷达进行观测,发现在通州市的西北部地区有絮状回波,高度在6～7kin强度20dBz(见图2a).继续观测发现,回波的范围增大,强度加强.l3点20分,在观测站以西10km处已开始出现结构较密实的,有钩状的较强回波,云顶高度达到15～50dBz(图2b).13时50分,电闪雷鸣,强雷雨在观测站以西5km处的金西乡出现,继而强对流天气由西向东推进,造成全市普降雷阵雨,其中有九个乡镇遭受强雷雨大风的袭击.◎圉2江苏省通州市71)-臂迭7月21日l2时3O分【1)时2O分)回波图每腰IOkm-髟区为20dBz4930628,960721两次强对流天气过程对比分析930628和960721两次强对流天气过程发生的时间都是午后l4点至15点之间,出现的天气现象都是强雷雨大风给人民生命财产造成重大损失.两次过程都是发生在天气形势进行调整前的一次强对流天气.930628是人梅始日的第一场强雷暴雨960721是梅雨结束之日的一场强暴雨.从天气形势和影响天气系统上有以下几个方面是共同的(1)均处在副热带高压的边缘,中,低空且有低空急流形成与维持.22?(2)冷空气扩散影响是一很重要的触发机制(3)有一不稳定能量高能区.(4)卫星云图上,上游有活跃云区东移.在有利的天气形势配合下,如通州地区上空有活跃云区生成并与上游移来的活跃云系迭加-则出现剧烈天气的可能性更太.两次天气过程在天气形势上表现不同的是:副热带高压变化明显呈反位相.剐高脊线—个是明显南移,—个是迅速加强北抬.930628过程的始日正是人梅雨日.当时副热带稳定期.在6月28日之前副高脊线曾一度达到27~N,但由于受北路冷空气扩散南下的影响,副高脊线一下又南移至24.N,并形成强对流天气.以后冷,暖空气扭峙于长江流域,梅雨期开始.而960721过程以前则是较长时间的梅雨期,由于8号热带风暴北上,促使副高北抬,后加上西风带有低槽东移.这两次过程是比较典型的出,入梅前一日的天气形势调整.笔者粗略统计过,人梅前一日出现中至大雨过程的机率达到3o以上.而出梅之日也往往伴有较为明显的重大天气,这也是天气形势调整的必然结果.5小结(1)特定的天气形势是产生强对流天气的首要条件.在此基础上,根据影响的天气系统,利用气象卫星云图,对云系变化进行跟踪观测分析.(2)在强对流天气发生前,云图云系是有明显征兆的.它的征兆主要表现在云系的结构,云系的演变,云顶的温度.在强对流天气发生的区域,云系密实,絮状结构明显,云顶温度在较短时间内迅速降低.(3)通州地区有云系生成,上游活跃云系有可能与本地上空云系合并时,发生强烈天气的机率较高.(4)利用卫星云图云系变化,分析预报强对流天气.除了与天气形势图结合分t-~t,,雷达资料则是十分重要的手段,三图结合则可以大大提高对天气预报,特别是灾害性天气预报的准确率.参考文献l首发全国船时天气预报经瞳宝藏会议文集-北京-气象出版杜-199o 23?。
卫星云图的云状分析
提要
随着卫星云图的日益普及，云图在预报中的使用越来越多，本文就卫星云图使用中的有关问题作了一些探讨，供大家参考。
关键词：卫星云图云状分析天气系统
一、卫星云图的种类
按卫星轨道分，可分为极轨卫星云图和同步卫星云图，目前大多使用的是三种同步卫星云图：可见光云图，红外云图和水汽云图。
可见光云图(VIS)利用云顶反射太阳光的原理制成，故仅能于白昼进行摄影。
可见光卫星云图可显示云层覆盖的面和厚度，比较厚的云层反射能力强，在可见光卫星云图上，会显示出亮白色，云层较薄则显示暗灰色，还可与红外线卫星云图结合起来，做出更准确的分析。
红外云图(IR)利用卫星上之红外线仪器，来测量云层之温度。
其中，温度低的云层会以亮白色来显示，也就是此处的云层较高，而暗灰色的部分则代表云层高度较低，因为越接近地面的云层温度越高。
简单而言，即以云顶的不同温度来判断云层的高度。
水汽云图(WV) 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人造卫星，则人造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。
但对低层水汽不敏感，这是其不足之处，使用中应与其它云图相结合，作综合判断。
二、卫星云图的典型云系识别
2.1 几种基本云的识别
卷云：高度最高，温度最低，反照率低。
中云(包括高层云和高积云)：反照率有的大有的小，温度较低，范围较大。
积云和浓积云：在云图上实际为积云群，表现为带状，线状和细胞状结构，其上多皱纹，多起伏和不均匀，造成这种现象的原因是积云内部高度不同，云顶温度不一致，厚度有参差，云的形状不规则。
积雨云：反照率高，温度也低，高空风垂直切变小时呈圆形，较大时呈椭圆形，并出现卷云砧，尺度为几十至几百公里，初生时尺度较小，边界光滑，成熟后云体较大，顶部出现向四周散开的卷云羽，消亡时色调变暗，为一片松散的卷云。
低云(层云和雾)：由于温度与地表接近，在IR上不明显，在VIS 上为均匀光滑的云区，厚度不一，有时在白天的IR上，层云边界比较清楚，但到夜间，近地面存在辐射逆温，层云或雾的顶部温度反面比四周无云地区要暖，这时IR上云区比四周无云区地面显得更黑。
典型云图
（a）是典型晴空图像。
此时是无云的情形；
（b）是典型波状云图像。
波状云主要包括卷积云、高积云和层积云。
当逆温层附近出现波状运动，且逆温层下部空气接近饱和时，在波峰处空气因上升冷却形成云，而在波谷处空气因下沉增温则不易成云，从而形成了平行排列的波状云；
（c）是典型积状云图像。
积状云是垂直发展的云块，主要包括积云、积雨云和卷云。
积状云具有孤立分散、云底平坦和顶部凸起的外貌形态，对流上升区水平范围广大，则积状云的水平范围也就愈大；
（d）是典型层状云图像。
层状云是均匀幕状云层，常具有较大的水平范围；
（e）是典型卷云图像。
卷云指那些由冰晶组成的呈丝状、羽毛状、片状、带装或者钩状，具有纤维结构的高云。
卷云的水平伸展通常要比其垂直尺度大的多，云片互不相连，分布通常杂乱无章。
2.2 不同天气形势下不同云系的识别
涡旋云系：涡旋云系是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中心辐合形成的，与大尺度涡旋相联系。
大尺度涡旋的水平范围为600～1500公里。
有组织的螺旋线或积云汇合线因与气旋性相对涡度相联系，常称作涡度中心。
云系中心涡度升高至最大值，气压最低。
逗点云系：逗点云系在卫星云图上有一种形如标点符号中“，”的云系，这种云系称逗点云系，它是涡旋云系的一种。
斜压叶状云系：在卫星云图上，常见到一种与高空斜压区相联系的云系，表现为“叶子状”的云型，称之“斜压叶云系”，这种云系与西风带中的锋生区或气旋生成有关，并在红外云图上表现最清楚。
三、卫星云图上天气系统的分析
要生成云不但要有适宜的流场，还要有相应的水汽供应，所以我们不仅能用云图预报天气系统的移动，生消，而且还可以很容易地判断它们的强度。
3.1 槽脊的分析
由于脊前为下沉区，所以对云有一种削弱作用，根据这一特性可以判定脊线位置，与此相对的是槽线，它一般定在云带后界，因为高空槽线的前后大气的垂直运动和气流有明显的改变，槽前为大片云区后界，槽后为无云区或少云区，槽的大小和云系的大小相对应，槽的运动和云系的运动相对应，槽的生消对应云系的生消，较强的槽，槽前云系密集深厚；较弱的槽，槽前云系稀疏松散，值得一提的是横槽云系，它表现为一条东西向的以中高云为主的云带，当横槽转向，由
西北向东南移动时，云系变稠密，范围扩大，由于云图的时间间隔小，资料均匀性高，分布水平，同时反映环流和水汽的综合情况，对动力因子和热力因子的反映准，直观，所以根据云图来作槽的生消，移动预报是很准确的。
3.2 深厚高压系统的分析
云图上大片无云区对应天气图上的高压系统，如阻塞高压，副热带高压和夏季的青藏高压等，判断这些高压的生消移动既是天气预报工作中的重点，也是一大难题，大部分重大的灾害性天气都与此有关，这些高压的状态将直接决定转折性天气是否产生，一般深厚高压系统的移动和生消在云图上都有明显反映，当高压控制区为大片晴空区，说明高压稳定少动；故小扰动在其中无法发展，当有系统性中高云入侵高压后部，甚至直达高压中部时，说明深厚高压的某处已发生了变化，高压系统不再稳定，随后将移动或消亡，对于青藏高压来说，由于高原测站稀少，海拔较高，所以资料经常错、漏、缺，用云图来判断青藏高压的状况比较方便一些，当有中高云从高原东部或北部系统性入侵，入侵后发展时，就可判断青藏高压开始崩溃。
3.3 锋的分析
天气图上定锋面一直是难题，由于资料不连续，锋面往往定得五花八门，很少有一致的意见，通过云图不仅可以确定锋面的位置，而且还可以判断锋的强弱，生消及下垫面情况。
3.3.1 云图上冷锋表现为一条气旋性弯曲，长达数公里的云带，若前后整齐，冷锋就定在云带中间；前界整齐，则定在前界，后界整齐，
就将冷锋定在后界。
3.2 云图上暖锋云系是3百到5百公里宽，几百公里长，长宽之比小，向冷空气一侧凸起的卷云覆盖区，卷云下还有大量中低云，云层厚，并伴有较大降水，暖区的顶端在云区由凸变凹的地方，暖锋的位置定在云区向北凸起部分的下方，且与云区中的纹线近乎平行。
就把锋定在后界，如果云带后界不整齐，锋就定在云带时里靠后的地
方。
（下图中蓝线为冷锋，红线为暖锋，紫线为锢囚锋）
3.4 云图上静止锋云系表现为一条东西走向,移动很慢或与地形走向一致的云带,有时云带前有枝状云，锋面一般定在云带前界；当云带附近出现积雨云时，锋定在积雨云北界。
4、高空急流也是天气学上一大难点，高空急流云系以卷云为主，集中于急流呈反气旋性弯曲的地方，其左界光滑，清楚，且与急流轴平行，在可见光云图上，急流云系左界有明显的阴影，而且暗影呈现反气旋弯曲的线状，急流轴就位于急流云系左界一个纬距左右的地方，急流轴与云系左界近乎平行。
五、个例分析
L是地面低压中心，低压槽中延伸出了长长的冷锋，而在冷锋后部紧跟着冷性高压H。
粉色圆圈是在海上漂泊多时的2016年第10号
台风，狮子山（LIONROCK）。
进行详细分析可以看出，冷锋云系中白亮色的云带区域（B），是代表着厚或云顶高度高的云系，代表云系就是雨层云、积雨云、卷云。
颜色较暗的A区域的云系则是代表着云顶高度较低或云层不厚
的云系。
代表云系就是积云、层积云。
C区域就是它们相互重叠的区域，事实上重叠区域应该更大一些，但在卫星云图上已经无法看清。
高低云区在冷锋尾部出现分离的原因就是收到风切变的影响，高空风速较大，云移动速度较快，而底层风速较小，云移动速度较慢，所以
在冷锋尾部出现了分离的现象。
对云状进行分析，a区域主要是以层积云为主的低云云系，b区域则以积雨云为主的雷暴降水区，c区域则主要以层状降水云系为主。
如果换成高分辨率云图，则可以分析出更多更为直观的信息，一下面A、B两个区域为例。
A区域的高分辨率云图如下：
可以看见有很多凸起的椭圆形云系，类似山丘，这就是位于冷锋前部的雷暴云系。
B区域的高分辨率云图如下：
有许多细碎的线装、细胞状小云系，这就是位于冷锋后部的细胞状云系（积云云系），它主要由淡积云、积云性层积云组成。
六、小结
由上可见，云图因为具有准确，直观，空间上的连续和时间上间隔的特点，而在预报中广泛应用，使用云图可以及时发现不容易在天气图上分析出来的天气系统，揭露新的天气事实，它不仅能提高天气预报的准确性，而且延长了天气预报的时效，特别是对于高海拔测站较少地区的天气预报，提供了更为准确的预报依据。
