卫星云图的识别

一、云图类型1.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。

2.水汽云图卫星选用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。

3.可见光可见光是波长从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。

气象卫星云图云检测及分类的研究气象卫星云图云检测及分类的研究引言：气象卫星云图是全球气象监测系统中的重要组成部分，它们能够提供全球范围内的云信息。

云团是天气系统中的基本元素，它们影响着大气中的湿度、温度以及降水等气象因素。

因此，对气象卫星云图进行云检测和分类的研究具有重要意义，不仅能够提高气象预报的准确性，还能为气候变化、环境监测等领域提供有力支持。

一、气象卫星云图云检测的方法气象卫星云图的云检测是指通过对卫星云图进行图像分析，将云和非云地区进行区分的过程。

目前，常用的气象卫星云检测方法主要包括：可见光法、红外线法、多通道法和面积阈值法等。

1.1 可见光法可见光法是利用气象卫星拍摄的可见光波段图像来进行云检测。

可见光波段是指波长在400-700纳米范围内的电磁波，它对应于人眼可见的光谱范围。

在可见光图像中，云区通常呈现白色或灰白色，而非云地区则呈现较暗的颜色。

这种方法简单实用，但受到夜晚、低亮度等因素的限制。

1.2 红外线法红外线法是通过气象卫星拍摄的红外线图像来进行云检测。

红外线图像反映了地球表面和大气层的红外辐射情况，而云团在红外图像中通常呈现比周围地区更亮的灰白色或白色。

这种方法能够在夜晚、低亮度条件下进行云检测，但对于高云和低云的检测效果较差。

1.3 多通道法多通道法是通过综合利用可见光波段和红外线波段的特点进行云检测。

通过选择合适的波段组合，可以提高云检测的准确性。

例如，可见光波段主要用于检测低云和云的形态信息，而红外波段则用于检测高云和薄云。

1.4 面积阈值法面积阈值法是指通过设置合适的阈值来判断像素区域中的云的面积大小，从而进行云的检测和分类。

当像素区域中的云面积超过设定的阈值时，就判定该区域为云。

这种方法简单快速，但对于云的类型和云的形态信息的提取较为困难。

二、气象卫星云图云分类的方法气象卫星云图的云分类是指对云团进行识别和分类的过程。

根据云的形态、云的高度以及云的厚度等特征，可以将云团分为几个类别，如积云、层云、卷云等。

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。

识别卫星云图卫星云图是气象卫星从高空拍摄、发回地面的地表黑白照片，卫星上装有不同的感光仪器，地面工作站便可接收不同的云图。

目前我国接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。

电视节目中通常使用的云图，就是红外云图通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态图片，人们不仅能够纵览云飞，还可推知其发展变化，预知未来天气。

若地球表面为一片晴空区，卫星观测到的是从地面发向太空的红外辐射信息，表现为黑灰色；黑色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。

当某地上空有云雨覆盖，卫星观测到的则是从云顶发向太空的红外辐射，表现为白色或灰白色；颜色越白，表示辐射越弱，气温越低，云系越厚越密实，降雨强度也就越大。

晴空区与云雨区之间的过渡区，则为深灰、灰、浅灰色云系，表明有不同厚度的云而无明显降水。

人们从每天播放的卫星云图照片上，经常看到有形状各异的云系，气象学家称之为云图系统，其实是各种天气系统在云图照片上的表现形式。

比如，人们一目了然的夏季台风，是一片呈螺旋性旋转的巨大云团，有人称之为大气“飞蝶”，它以每秒数十米的强风速呈逆时针方向旋转的同时，又以每小时数十公里的运行速度向我国沿海袭来。

正因有了卫星云图，在其生成之初就被人们发现，因此现代台风预报水平己显著提高。

夏季另一主要云图系统，就是西北太平洋上的大片黑灰色无云区，那就是夏季天气的主角-----西太平洋高压。

它经常是很不规则的扁圆形，横躺于台湾省以东洋面至我国中东部大陆。

黑色越深、范围越广，表明其强度越大、气温越高，稳定控制的时间也越长，人们形象地称其为“黑洞”。

夏季长江中下游等地的高温热浪，多是它一手制造的。

卫星云图的初步识别<一>卫星云图的分类这里以FY-2C和FY-2D的卫星图像作为例子，向大家介绍一下如何识别卫星云图。

FY-2C定位于105°E，FY2-D定位于86.5°E，有一个可见光、四个红外通道。

可见光通道图像星下点分辨率约1.25公里，红外和水汽图像星下点分辨率约5公里。

非汛期期间，前者正点、后者半点生成一幅云图；汛期期间，前者是正点和半点，后者是15和45分钟生成一幅云图。

双星可以实现15分钟一张图像。

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至1.1um3.水汽图像（WV）：波长区间5.7至7.1um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。

卫星云图的初步识别<二>云的识别与分析云的识别依据有以下几点：结构形式、范围（尺度）、边界形状、色调（亮度或灰度）、纹理、暗影（可见光）。

第十五章卫星云图的基本知识第一节极地轨道气象卫星与静止气象卫星一、气象卫星的概况按照气象卫星的轨道倾角可以将卫星轨道分为前进轨道、后退轨道、赤道轨道和极地轨道四种。

极地轨道气象卫星是指太阳同步极地轨道气象卫星，卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。

它绕地球极地轨道运行而与太阳同步，运行高度一般在1000千米左右，运行周期约两小时。

由于太阳同步卫星的轨道近于圆形，轨道的预告、资料的接收定位处理十分方便；太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测到极地地区；在观测时有合适的照明，可以得到稳定的太阳能，保障卫星正常工作。

虽然太阳同步卫星可以获取全球资料，但是时间分辨率低；相临两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化。

静止气象卫星是指地球同步轨道气象卫星。

它在地球赤道上空静止轨道运行，与地球处于相对静止状态。

静止气象卫星的高度高，视野广阔，运行高度约35860千米，每隔30分钟或1小时，就可对大气层完成一次近1亿7千万平方千米面积的观测；可以监视天气云系的连续变化，特别是生命史短、变化快的中小尺度灾害性天气系统。

静止气象卫星的缺点是不能观测南北极区，同时对卫星观测仪器的要求高。

1988年9月7日我国发射了第一颗近极地太阳同步轨道气象卫星，命名为FY-1A。

2002年5月15日发射了第四颗近极地太阳同步轨道卫星，命名为FY-1D。

1997年6月10日我国发射了第一颗静止气象卫星，命名为FY-2A。

2004年10月19日，我国成功发射了第三颗静止气象卫星，命名为FY-2C。

二、卫星探测的特点（一）气象卫星在固定轨道上对地球大气进行观测气象卫星一旦进入轨道，便只能在固定的轨道上观测地球大气。

当卫星选用一定的轨道，则观测范围和区域就一定，所以对于一定的观测目的，轨道的选择是十分重要的。

（二）气象卫星可实现全球和大范围观测气象卫星在离地面几百千米到几万千米的宇宙空间，它不受国界和地理条件的限制，可对地球大气进行大范围的观测。

卫星云图云的识别特征及其在天气预报技术中的应用【摘要】本文概述了气象卫星提供的可见光云图、红外云图、水汽图各自的特点，以及卫星云图上几类云或云型的识别特征，分析表明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，为天气分析和预报提供依据。

卫星云图所提供的资料弥补了常规探测资料的不足。

运用静止卫星水汽图、云图资料，500hPa环流形势作为背景场，对比我国数值天气预报的24h、36h形势预报，建立了西北地区暴雨和强对流天气预报诊断模型，旨在为预报员准确预报天气提供依据。

【关键词】气象卫星云的特征天气系统预报模型近年来，随着数字化卫星云图资料的出现，对卫星云图进行分析已成为各国气象工作者研究的热点和发展方向，其中云的识别是卫星云图分析的重要内容。

卫星云图包含了丰富的目标信息，从中可以形象直观的看到各种云的形状和演变过程。

卫星云图在天气分析、预报中的应用，除提供大范围的实况外，主要用于分析天气系统和间接推断大气中的一些物理过程，但是准确的识别出复杂天气情况所对应的云需要积累大量的经验。

为进一步扩展卫星云图资料在天气预报中的应用，提高气象保障水平，还要与常规天气图、卫星雷达相结合研究暴雨、强对流天气系统的演变是很有效的。

1 FY2号气象卫星简介中国的静止气象卫星。

卫星带有多通道扫描辐射仪，一个可见光，二个红外，其中一个是水汽通道，卫星观测时间分辨率为30分钟；空间分辨率：对可见光（0.55～0.75μm）为1.25公里（星下点附近）、红外（10.5～12.5μm）为5公里、水汽图为5公里。

1.1 可见光（VIS）云图可见光云图是利用地面和云面反射的太阳可见光而得到的云图。

这种云图上的图像的黑白程度，表示地面和云面的反照率的大小，越白表示反照率越大.越黑表示反照率越小。

卫星云图上的黑白程度称为亮度或色调。

一般来说，水面是黑色的，如大的河流、海洋、湖泊；大面积的森林、草地、耕地是探灰色的；陆上的晴天积云、单独出现的卷云、沙漠是灰色的；大陆上的中高云是灰白色的；地面积雪、冰球的水面以及中等厚度的中低云和雾是白色的。