卫星气象—卫星云图相关知识.ppt精品文档

5、微波（MV）图像，即地气系统在微波段（1mm~10cm; 3~300GHz）发射及散射辐射的图像，微波的频率范围较宽， 常用的有19、22、37、85GHz等频率的水平和垂直极化通 道，业务上常用的微波图像大多是由多通道组合反演得到的 产品图像
卫星云图分析的主要内容有：
1) 区分不同通道的云图，即是可见光还是红外云图？
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表5.1是各种云和地面目标物体的反照率，
可见：
①水面的反照率最低，厚的积雨云最大； ②积雪与云的反照率十分接近，所以仅从可见 光云图上的色调难以区别云和积雪； ③薄卷云与晴天积云、沙地的反照率也很接近， 也不易区别它们。
太阳耀斑区
水体反照率小在云图 上呈黑色。但是，如果太 阳光从水面单向反射到卫 星仪器内，在可见光云图 上会出现一片色调较浅的 区域，或是小而明亮的区， 这些区称做太阳耀斑区； 它表明水面有微波或水面 平静。
可见光图像的黑白程度表示地球和大气中各种云对可 见的太阳光的反射辐射强度（主要决定于物体的反射 率），故其观测原理与照相原理相似。
较黑色调代表低亮度（低反照率辐射强度）
较亮色调……
L
L ()
E ()sun
其中Eλ（∞）是入射大气顶的辐射，通常可以当作定值， ρL（λ）地面反照率，μsun是太阳天顶角的余弦。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
青海湖
L
CR A
D T
1975年8月14日9：00（UTC）的可见光图像
可见光云图解释中存在的问题
1 区分云与地面雪盖：都较为白亮，容易混淆
…因此关于地表状况的地理知识在云图解释中极其重要。 山脉上覆盖的积雪在黑色无雪的山谷衬托下表现出白色 和树枝状。另外，与云不同，地面雪盖是准静止的，利 用动画显示的图像可以区分

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立体角的计算
d rd r sind
d d sin d d
r2
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辐射场物理量包括： • 辐射能； • 辐射功率； • 辐射强度； • 辐射通量密度； • 辐亮度，等。
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• 辐射能Q：焦耳、热力学卡（1k=4.1840J）； • 辐射功率φ（或Radiant Flux 辐射通量W）：
特 征：与温度有关。 微 波：波长：1mm —30cm。大于30厘米的波称无线电波。
产生：内部分子的转动引起的。
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Electromagnetic radiation is characterized by its frequency ,
wavelength , wave number
or photon energy
= c, E = h v = h c /
E = Energy (joules, or j), h = Planck’s constant = 6.63 x 10-34 j -s, v = frequency (1/s or s-1)
c = speed of light in a vacuum (m / s), = wavelength (m)
n
n

s
dω

s
dω’
dA
d A’
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如果辐射率与方向无关，则称各向同性, 这样的源称朗伯源。 如果考虑整个空间，则对所有角求积分，再除以4，就得平均 的辐射率
L 1
2
L( ,)sin d d
4 0 0
若辐射是方位对称的，则上式为
L 1

L( ) sin d
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Emissivity(发射率,比辐射率,ε）：指同一温度下辐射体 的出射度M与黑体的出射度M的比值，它表征了物体的辐射能 力。

色调强化卫星云图亦是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（详细请参考资料来源所提供之连结）。
可见光和红外云图还同时提供了大量无云覆盖区的地面信息。可见光云图可反映地表裸地、岩石、森林、作 物、草场、湖泊等不同覆盖物的反照车特性，而红外则可反映地表和海洋表面的热力学温度。因此云图也被广泛 应用于社会经济活动的许多方面，如作物产量预报，森林火灾监测，海洋渔区的确定等。
图像处理
有时在卫星红外云图分析时需要知道云顶的温度，例如，在估计对流云的降水量分布时，需要知道低温的云 区范围。卫星云图的增强显示装置，可以将红外云图显示成7～9个不同黑白色调的图像，其中每一色调表示一个 确定的温度范围，由此可以看出云顶温度（或云顶高度）的分布。有时为了某种特殊需要，也可使用此装置将某 一个或某几个温度范围的区域显著地突出出来。如果将这种装置的黑白显示器改为彩色显示器，就可以得到不同 颜色表示不同温度范围的彩色云图，叫做伪彩色云图。
卫星云图
由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表 面特征的图像
01 简介
03 识别方法
目录
02 分类 04 应用
05 分辨率
07 图像分析
目录
06 图像处理 08 研究发展
卫星云图（学名：satellite cloud imagery），由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面 特征的图像。接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确 定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测 台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。

• 在我国，细胞状云系主要出现在以下两种 情况：
1）夏季我国北方高空冷涡中的细胞状云系
每当北方进入夏季，华北冷涡、东北冷涡 和西北冷涡活动频繁，在冷涡的后部（西 侧）经常有冷空气侵入，使该地区产生细 胞状云系，冷涡附近的细胞状云系有明显 的日变化，一般在中午前后由于太阳对下 垫面的加热开始形成细胞状云系，由积云 浓积云组成，到傍晚前后，这些云系中的 一些常发展成积雨云，并伴有强对流天气。
南支槽带状云系
• 2）卷云覆盖区 （图示）：当南 支槽的南北幅度 为中等或较小时， 从印度西部到青 藏高原南部地区 出现成片的卷云 区，云区中卷云 纹线或反气旋弯 曲的纤维状结构 十分清楚。
南支槽片状卷云系
• 3）对流积状云区
（图示）：有时南 支槽表现为在青藏 高原南侧出现范围 不大的积状云区， 这些云系没有一定 的型式，但时常伴 有强雷暴天气，当 这片云区移至我国 南方地区时，同样 会带来强雷暴天气
D：急流轴(粗箭头) 在叶状云的南部风 速减小， X：500hPa涡度中心 P：反转点 F：切变涡度轴线 (又称切变涡度瓣) E：平流涡度轴线 (平流涡度瓣)
最高云顶常位于斜压叶东半部上方，东半部末端将变成逗点头； 云顶向西逐渐降低，并在“V”型缺口处北边界西端有中层云顶 出现，而南边界(H处)由低云组成。地面冷锋沿着斜压叶的南 边缘，冷锋的东端位于斜压叶状云系的深厚部分的下方，有时 也可能为静止锋。
• 当强寒潮南下到洋 面时，在锋面云带 的后面会出现由积 云组成的环状、半 环状和白球状的大 片云系，这种云型 分别叫做开口细胞 状云系和闭口细胞 状云系。
• 细胞状云系不仅出现在冬季洋面上，而且 可以出现在大陆上。从冬到夏，陆地表面 曙度升高，如果一次降水以后或湖泊、河 流较多的地方有冷空气侵入，就会有细胞 状云系生成。但是在陆地上由于热容量较 小，热惯性小，所以温度变化大，细胞状 云系的变化也大，表现为明显的日变化； 同时由于陆地地形较海面复杂，细胞状云 系远不如海面上典型。