第五章 卫星云图分析基础(2) (NXPowerLite)
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卫星气象学课件5-liyan
对比度边界两侧灰度差的大小
带或缝：这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一 条边界。“带”这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征 ；而“缝”这个词只用于表示暗区。
边缘：当灰度差出现在一较长距离内或形状不规则时，我们有时 用“边缘”一词来表示不清晰的界面。
水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：
湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化； 湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无变化的湿
环境附近，形成新的高空干空气环境； 水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿
空气区域邻近的湿空气可以下沉； 在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初
渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。
5.2.1 天气尺度系统的“头边界”
“头阻塞”可发生于各种尺度上，所以我们亦将“头边界”这个 概念用于天气尺度的系统。
边界的图象特征
头边界由一个相当清晰的界面组成，它的一侧是高云和冷的高 空湿区，另一侧是各种各样的干环境。云和水汽趋向于在高层积 累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩散 的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。
在水汽图上，“斜压叶”表示高空槽前出现的一种特殊边界。 与“斜压叶”云系有关的水汽边界一般与叶状云型的冷高云的头边 界重合很好，但会延伸到云边界外面。 叶状边界常形成一个振幅很小的“S” 形，而且在转折点另一侧会有不同的 特征。凸出的部分与头边界相似。盾 状卷云常常出现在表示“湿”的浅灰 色一侧。沿着边界另一侧往往非常清 晰，湿侧有一个非常狭窄的暗带。有 时，边界两侧反差不大，边界可能并 不清晰。
层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透
明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的
带或缝：这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一 条边界。“带”这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征 ；而“缝”这个词只用于表示暗区。
边缘：当灰度差出现在一较长距离内或形状不规则时，我们有时 用“边缘”一词来表示不清晰的界面。
水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：
湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化； 湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无变化的湿
环境附近，形成新的高空干空气环境； 水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿
空气区域邻近的湿空气可以下沉； 在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初
渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。
5.2.1 天气尺度系统的“头边界”
“头阻塞”可发生于各种尺度上，所以我们亦将“头边界”这个 概念用于天气尺度的系统。
边界的图象特征
头边界由一个相当清晰的界面组成，它的一侧是高云和冷的高 空湿区，另一侧是各种各样的干环境。云和水汽趋向于在高层积 累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩散 的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。
在水汽图上，“斜压叶”表示高空槽前出现的一种特殊边界。 与“斜压叶”云系有关的水汽边界一般与叶状云型的冷高云的头边 界重合很好，但会延伸到云边界外面。 叶状边界常形成一个振幅很小的“S” 形，而且在转折点另一侧会有不同的 特征。凸出的部分与头边界相似。盾 状卷云常常出现在表示“湿”的浅灰 色一侧。沿着边界另一侧往往非常清 晰，湿侧有一个非常狭窄的暗带。有 时，边界两侧反差不大，边界可能并 不清晰。
层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透
明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的
卫星云图的识别和图像的物理意义培训课件
卫星云图的识别 和图像的物理意义
卫星云图的基本特征
一、可见光云图的特征 二、红外云图的特征 三、可见光云图与红外云图的比较 四、水汽图特征
气象卫星图象识别和分析的基础
弄清遥感仪器的观测通道、特征及用途 以2004年10月19日发射成功的FY-2C 为例
通道 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5
可见光云图上的色调
反照率最大 （最白）
积雨云 （Cb）
反照率较大 （白）
反照率大 （灰白）
多层云 高山积雪 厚卷云
薄中高云
反照率小 （灰色）
沙漠 晴天积云 陆地单独 出现卷云
反照率较小 （较黑）
草地 森林
反照率最 小
（最黑）
海洋
注：在电视上看到的海洋是蓝色、陆地是绿色，是伪彩色。根据相 同的反照率加一种颜色。
而反射太阳辐射取决于入射到目 标物的太阳辐射及目标物的反照率两 个因素。
反照率对可见光云图上色调的影响： 在一定的太阳高度角下，物体反
照率越大，它的色调就越白；反照率 越小，色调越暗。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响： 在可见光云图上，目标物的色调还
与太阳高度角有关，太阳高度角高，光 照条件好，图片色调越亮。
例如：气旋、台风、是涡旋结构 锋面、急流、赤道辐合带等为带状云系。
水汽图
以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸 收带，在这一带内，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。达到卫星 的辐射愈少，由这一吸收带得出的图象 称为水汽图。
通常在水汽图上色调愈白，表示水 汽愈多，色调愈黑，水汽越少。
卫星
Skyscraper
Tree
卫星云图的基本特征
一、可见光云图的特征 二、红外云图的特征 三、可见光云图与红外云图的比较 四、水汽图特征
气象卫星图象识别和分析的基础
弄清遥感仪器的观测通道、特征及用途 以2004年10月19日发射成功的FY-2C 为例
通道 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5
可见光云图上的色调
反照率最大 （最白）
积雨云 （Cb）
反照率较大 （白）
反照率大 （灰白）
多层云 高山积雪 厚卷云
薄中高云
反照率小 （灰色）
沙漠 晴天积云 陆地单独 出现卷云
反照率较小 （较黑）
草地 森林
反照率最 小
（最黑）
海洋
注：在电视上看到的海洋是蓝色、陆地是绿色，是伪彩色。根据相 同的反照率加一种颜色。
而反射太阳辐射取决于入射到目 标物的太阳辐射及目标物的反照率两 个因素。
反照率对可见光云图上色调的影响： 在一定的太阳高度角下，物体反
照率越大，它的色调就越白；反照率 越小，色调越暗。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响： 在可见光云图上，目标物的色调还
与太阳高度角有关，太阳高度角高，光 照条件好，图片色调越亮。
例如：气旋、台风、是涡旋结构 锋面、急流、赤道辐合带等为带状云系。
水汽图
以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸 收带，在这一带内，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。达到卫星 的辐射愈少，由这一吸收带得出的图象 称为水汽图。
通常在水汽图上色调愈白，表示水 汽愈多，色调愈黑，水汽越少。
卫星
Skyscraper
Tree
气象卫星云图
5.中云与层云（雾）的区别
在可见光图上中云与层云（雾）都呈 片状的白色，但是中云与高空槽、锋面、 气旋相关，范围大；层云（雾）的尺度要 小，而且其边界光滑整齐。
6.夜间层云和雾与地表的区分
夜间层云和雾与地表的区分有以下几种方法： 晴空夜间地表的一些固定参照物，如河流、湖泊、 海岸线和山脉等地理目标物都有较清楚，当有层 云（雾）覆盖时，则没有固定地面目标物出现。
·对给定的T（z），卫星在水汽 通道测量的辐射决定于水汽含量。 水汽越多，透过率越小，卫星接 收的辐射越小，因此根据卫星测 量的水汽辐射可以推算大气中水 汽分布。 ·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。
比较水汽图和红外云图，发现水汽图有以下特点：
1、在水汽图上，积雨云也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（低于850百帕），其反射的辐射被大气 全部吸收而不能到达卫星； 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；色调为黑区是大气中的干区，相应大气中的下沉运动。
三、水汽云图
水汽云图：
以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸 收带，在这一带内，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。所以 由卫星测量这一吸收带的辐射就能推测大 气中水汽含量。由这一吸收带得出的图象 称水汽图。
·由于地表和大气的温度随季节和纬度而变，所以红外云图上的色调表现有以下几个特点：
1、红外云图上地面、云面色调随纬度和季度而变化 在红外云图上，从赤道到极地，色调愈来愈变白，这是由于地面和云面的温度向高纬度地区 递减的缘故。同一高度上的云，愈往高纬度，云顶纬度降低，其低云比中高云尤为明显。这就 造成了在高纬度地区，低云和地表面的色调同中高云的色调很相近，这种现象在冬季最明显， 而且尤其是在夜间，最不容易区分出冷的地表面上空的云。在冬季热带和副热带地区，地表面 和高云的温度差达100℃以上，在云图上有明显的反差；但是大陆极地区域，这种温度差不到 20℃，这就是说在高纬度地区地表和云之间的温度差很小，所以在红外云图上只有很小的色调 反差，不容易将云与冷地表区别开，云的类型也难以区别。 2、红外云图上水面与陆地色调的变化 在冬季中高纬度地区，海面温度高于陆地温度，因此海面的色调比陆面要暗。但是到夏季， 陆面的温度要高于海面温度，特别是在我国北方沿海地区，还不到夏季白天陆地增温较快，如 山东半岛地区就表现为较暗的色调。如果陆地与水面的温度相近，则它们的色调相近，水陆界 线也不清楚。在白天的陆地上，干燥地表的温度毕变化较大，其色调变化也大，潮湿或有植被 覆盖的地区，温度变化较干燥的地区小，其色调变化也较小。
【测绘课件】第五章、卫星信号
np
1
40.28
Ne f2
根据群折射率与相折射率的关系，可得
ng
np
f
n p f
ng
1
40.28
Ne f2
可见，在电离层中，相折射率和群折射率是不同的，GPS 定位中，对于码相位测量和载波相位测量的修正量， 应采用群折射率和相折射率分别计算。当电磁波沿天 顶方向通过电离层时，由于折射率的变化而引起的传 播路径距离差和相位延迟，一般可写为：
第五章 电磁波的传播与GPS卫 星信号
GPS定位的基本观测量是观测站（用户接 收天线）至GPS卫星（信号发射天线） 的距离（或称信号传播路径），它是通 过测定卫星信号在该路径上的传播时间 （时间延迟）或测定卫星载波信号相位 在该路径上的变化周数（相位延迟）来 导出的。
vt
1.电磁波的传播速度与大气折射
假设单一正弦波的相位传播速度为相速vp，群波 的传播速度为群速vg，则有
vg
vp
v p
式中为通过大气层的电磁波波长。
若取通过大气层的电磁波频率为f，则相应的折射 率为
ng
np
f
n p f
在GPS定位中，群速vg与码相位测量有关，而相 速vp与载波相位测量有关。
§ 4.2 大气层对电磁波传播的影响
f1
40.28
N cf1
f2
40.28
N cf2
0 f1
f1
f1
f2
f1 f2
f
2 2
向，折射数干分量对电磁波传播路径的影响约 为2.3m，约占天顶方向距离总误差的90%，湿 分量的影响远较干分量影响小。
卫星课件2云型识别
(1) A类叶状云(图811.a)，这是一类最常见 的叶状云，主要特征有：①云系位于高空槽 前；②与急流平行移动且位于急流右侧；③ 初期有“S”形后边界，在水汽图上表现最清 楚；干④在“S”形边界凸起的地方：出现盾 状卷云区，急流轴与整个凸起边界相平行， 在水汽图上，凸起边界虽清楚，但反差不大； 红外图上，边界清楚反差大；⑤在“S”形边 界凹的地方：与干区相邻近，水汽图上边界 很清楚，而红外图上无高云，急流轴的走向 与凹部主要边界一致。 （2）B类叶状云(图8.11b)，这类云的主要 特征为：①于急流轴前的左侧形成；②云系 位于急流左侧移动；③有“S”形后边界，在 红外图上最明显；④在“S”形后边界凸起的 地方：水汽图上反差较小，急流轴与后边界 不重合，凸部与凹处的长度大致相等；⑤在 “S”形后边界凹的地方：在水汽图上的反差 比凸起处要大，急流轴方向与凹边界上游一 致。 （3）C类叶状云(图8.11c)，主要特点有：① 它表现为两个几乎平行的双叶结构的型式， 它们间有一条干带将它们分开；②在水汽图 上有一条干缝，但此干缝在可见光图上有低区，其范围较大，云内薄厚不均匀、多纹理和皱纹，有对 流云发展，高空有卷云辐散，在东移过程中发展成气旋，并没有与其它云系结合而发 展成气旋波。
3、冷锋云带前方暖区中的盾状 云区发展
• •
•
•
•
（1）生成阶段：从贝加尔湖到新疆有 一条东北西南走向的冷锋云带，其前方 的兰州附近有一盾状卷云区，云区北界 表现有纤维状的卷云，随西北冷锋向东 南方移动，盾状云区向东北方发展，两 者在河套相遇，波动也就形成。有时冷 锋东移过程中减弱分裂，南段并入盾状 云区内； （2）发展阶段:云系凸起更明显，后 边界开始向云内凹，表明干空气侵入云 区，在气旋云区北到东北有向外伸出的 卷云羽，说明气旋还要发展； （3）锢囚阶段：干舌更加明显，出 现螺旋结构，螺旋中心与500百帕低压 中心一致，冷锋后还会出现积云线和细 胞状云系； （4）消亡阶段：螺旋云系断裂，云 区中出现一些对流云，高低空冷低压中 心重合，冷空气下沉，云系消散，气旋 消亡。
3、冷锋云带前方暖区中的盾状 云区发展
• •
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（1）生成阶段：从贝加尔湖到新疆有 一条东北西南走向的冷锋云带，其前方 的兰州附近有一盾状卷云区，云区北界 表现有纤维状的卷云，随西北冷锋向东 南方移动，盾状云区向东北方发展，两 者在河套相遇，波动也就形成。有时冷 锋东移过程中减弱分裂，南段并入盾状 云区内； （2）发展阶段:云系凸起更明显，后 边界开始向云内凹，表明干空气侵入云 区，在气旋云区北到东北有向外伸出的 卷云羽，说明气旋还要发展； （3）锢囚阶段：干舌更加明显，出 现螺旋结构，螺旋中心与500百帕低压 中心一致，冷锋后还会出现积云线和细 胞状云系； （4）消亡阶段：螺旋云系断裂，云 区中出现一些对流云，高低空冷低压中 心重合，冷空气下沉，云系消散，气旋 消亡。
2024版高考物理一轮复习教材基础练第五章万有引力定律第2讲人造卫星与宇宙航行教学课件
第2讲 人造卫星与宇宙航行教材知识萃取1. 我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。
已知火星质量约为地球质量的10%,半径约为地球半径的50%,下列说法正确的是A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度1.A 火星探测器已经脱离地球的引力束缚,故其发射速度应大于地球的第二宇宙速度,故选项A正确,选项B错误;由퐺��2=m�2�,结合题给信息,可推出火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度,故选项C错误;由퐺��2=mg,结合题给信息,可得出火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,故选项D错误。
答案2. “羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。
如图所示,该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动,轨道平面与赤道平面接近垂直。
卫星每天在相同时刻,沿相同方向经过地球表面A点正上方,恰好绕地球运行n圈。
已知地球半径为R,自转周期为T,地球表面重力加速度为g,则“羲和号”卫星轨道距地面高度为A.(��2�22�2π2)13-R B.(��2�22�2π2)13C.(��2�24�2π2)13-R D.(��2�24�2π2)132.C 依题意可知卫星的绕行周期T0=��,对卫星根据牛顿第二定律可得G�(�+ℎ)2=m(R+h)·4π2�02,根据黄金代换式gR2=GM,联立解得h=(��2�24�2π2)13-R,C正确。
答案3. 2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,载人飞行任务取得圆满成功。
下列关于神舟十三号飞船及天和核心舱的相关说法正确的是A.神舟十三号的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.天和核心舱绕地球做圆周运动的运行速度大于7.9 km/sC.天和核心舱的加速度大于地球两极表面的重力加速度D.宇航员站在天和核心舱地板上时对地板的压力为零3.D 神舟十三号未脱离地球引力作用,仍绕地球做圆周运动,所以其发射速度小于第二宇宙速度,A项错;地球第一宇宙速度7.9 km/s是最大环绕速度,所以天和核心舱运行速度小于7.9 km/s,B项错;由万有引力定律及牛顿第二定律有G�(�+ℎ)2=ma,又G ��2=mg,所以有a<g,C项错;宇航员和天和核心舱在轨运行时处于完全失重状态,宇航员对核心舱地板的压力为零,D项正确。
第五章天气图基础知识课件
28
冷平流
暖平流
平流零线
第五章天气图基础知识
29
在高空图上，
用阴影区标注温度 露点差值小的区域， 表明该区湿度大。 如日本图上温度露 点差值在3℃或小于 3℃的区域，作为湿 度大的区域。
第五章天气图基础知识
30
§ 4 低纬流线图
➢ 流线的概念
在同一时刻，若一条曲线上任意一点的切线方向都 与该点风向一致，则该曲线称为流线（Streamline）， 意即流线上各点的风向与流线相切。
第五章天气图基础知识
14
第五章天气图基础知识
15
• 等3h变压场（传真图上无） ――等3h变压线（一般用虚线表示）
• 天气现象（区） 为醒目起见，用不同颜色铅笔勾画出大风、雾、降水、 沙暴、吹雪等重要天气现象的区域。 传真图上用锯齿线（波折线）标注大风区和浓雾区。
• 锋线（依据温度、露点、气压、风、3h变压、云和降水）
➢ 等压面起伏形势与水平气压场的关系
－－等压面的起伏不平现象，反映了等压面附近的水 平面上气压分布的高低情况。
等压面图上等高线的高值中 心对应邻近等高面上的高气 压中心， 等高线的低值中心，对应邻 近等高面上的低气压中心， 等高线密集的地方对应等压 线也密集，水平气压梯度大。
第五章天气图基础知识
22
第五章 天气图基础知识
§1
§2 §3 §4
天气图的一般知识 地面天气图 高空天气图 低纬流线图
第五章天气图基础知识
1
§ 1 天气图的一般知识
一、天气图的概念
填有某地区同一时刻观测的气象要素记录的特种地图， 描述了某一地区、某一时刻的天气形势和天气状况。
天气图是观察、跟踪和研究天气系统发生、发展和 移动等情况的基本工具，是进行天气分析和预报的主要 工具。
卫星云图试题
正确 错误
判断题：
19.西北太平洋80%以上的台风，是由赤道辐合带（ITCZ）中的云团发展起来的。
正确 错误
判断题：
20.西太平洋低纬度地区，在厄尔尼诺期间对流云系减弱，而在拉尼娜期间则反之。
正确 错误
====气象卫星资料分析应用基础知识测试卷(二)===
1.哪个通道图像更容易探测到高层低压形成前的扰动先兆？
GMS GOMS GOES NOAA-16
2.分析卫星云图应注意的问题有哪些？
空间分辨率，云下层辐射的污染问题，发射体的能量传输，太阳高度角差异而形成的亮度差异
空间分辨率，云下层辐射的污染问题，地表的识别，太阳高度角差异而形成的亮度差异
水体的区分，云下层辐射的污染问题，地表的识别，太阳高度角差异而形成的亮度差异
正确 错误
判断题：
17.高空副热带急流向极一侧边界齐整，常从低纬度地区向中纬度地区伸展，云带呈气旋式弯曲。
正确 错误
判断题：
18.运用红外云图估计降水时，重点关注的是云顶亮温度低、云团或其他对流体的边界是否光滑以及冷云顶范围大小等。
正确 错误
判断题：
19.卫星是地球气候系统观测必不可少的手段(观测范围)，它能获取全球均匀一致的资料。
正确 错误
判断题：
9.中尺度对流系统MCS是指IR云图上，云顶亮温TBB≥-52℃且展现出持续、密合结构。
正确 错误
判断题：
10.PECS是面积最大和最常见的一种MCS，最可能伴随强天气。
正确 错误
判断题：
11.MCS平均降水率，在其生命史中期阶段达到峰值。
正确 错误
判断题：
12.白天可见光云图不仅可以区分地面和低云，而且可以区分云厚和疏密（和雨量和云厚有关）。
判断题：
19.西北太平洋80%以上的台风，是由赤道辐合带（ITCZ）中的云团发展起来的。
正确 错误
判断题：
20.西太平洋低纬度地区，在厄尔尼诺期间对流云系减弱，而在拉尼娜期间则反之。
正确 错误
====气象卫星资料分析应用基础知识测试卷(二)===
1.哪个通道图像更容易探测到高层低压形成前的扰动先兆？
GMS GOMS GOES NOAA-16
2.分析卫星云图应注意的问题有哪些？
空间分辨率，云下层辐射的污染问题，发射体的能量传输，太阳高度角差异而形成的亮度差异
空间分辨率，云下层辐射的污染问题，地表的识别，太阳高度角差异而形成的亮度差异
水体的区分，云下层辐射的污染问题，地表的识别，太阳高度角差异而形成的亮度差异
正确 错误
判断题：
17.高空副热带急流向极一侧边界齐整，常从低纬度地区向中纬度地区伸展，云带呈气旋式弯曲。
正确 错误
判断题：
18.运用红外云图估计降水时，重点关注的是云顶亮温度低、云团或其他对流体的边界是否光滑以及冷云顶范围大小等。
正确 错误
判断题：
19.卫星是地球气候系统观测必不可少的手段(观测范围)，它能获取全球均匀一致的资料。
正确 错误
判断题：
9.中尺度对流系统MCS是指IR云图上，云顶亮温TBB≥-52℃且展现出持续、密合结构。
正确 错误
判断题：
10.PECS是面积最大和最常见的一种MCS，最可能伴随强天气。
正确 错误
判断题：
11.MCS平均降水率，在其生命史中期阶段达到峰值。
正确 错误
判断题：
12.白天可见光云图不仅可以区分地面和低云，而且可以区分云厚和疏密（和雨量和云厚有关）。
卫星气象学5-09
一、可见光云图基本特点 1．可见光云图观测原理 卫星在可见光大气窗区观测，大气中的散射辐射很小时，这时
可以略去(3．377)式中第一、二、四项，卫星接收到的辐射为：
式中ρλ (μ，φ；一μsunφsun)是双向反射率。在水平方向近似为 均匀的，地面为朗伯面各向同性，不考虑大气散射时，传输方程为
式中ρL (λ)是朗伯面反照率。〒λ（τλs ，μsun ) 、 〒λ（ τλs ，μ ）分别是太阳光入射方向和卫星观测方向的大气 透过率。由于又在大气窗区〒λ （τλs ，μ sun ) ≈〒λ(τ λs， μ）≈1，所以上式又可以写为：
从上式可见，由于Eλ ( ∞)是入射大气顶的辐射，通常可以当作定 值，因此卫星在可见光谱观测的辐射可以近似地认为与地面的反照 率ρL （λ）和太阳的天顶角余弦μsun成正比。
2．可见光云图的特点 可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段，CHl(0．68— 0.725μm）通道或静止卫星的(0．52—0．75μm)，测量来自地面 和云面反射的太阳辐射，将这种地面目标物反射的太阳辐射转换为 图像，卫星接收的辐射越大，用越白的色调表示；接收到的辐射越 小，用越暗的色调表示，就得到可见光云图。在可见光云图上，物 像的色调决定于反射太阳辐射的强度。而卫星接收到的反射太阳辐 射决定于入射到目标物上的太阳辐射，及目标物的反照率。入射至 目标物的太阳辐又与太阳高度角有关。因此，在可见光云图上物像 的色调与其本身的反照率和太阳高度角有关。
卫星云图主要反映地面、云面的特性，选取波长很重要： ①减少大气对观测的影响：选用大气窗区，尽可能避免存有气 体吸收和散射的波段，以达到清楚观测地表或云分布； ②根据观测对象特征差异确定选用的波段：根据目标物光学特 性，选择观测对象与其它目标特征差异最大的波段； ③根据卫星观测目标的特性确定观测资料类型： 卫星资料有两大类，一类图像资料，如卫星云图、水汽图等， 由成像类辐射仪获取，成像迅速，时、空分辨率高，直观形象，水 平分布连续，使用方便；另一类数字资料，光谱分辨率高，用于大 气温度和成分的探测。
卫星气象—卫星云图相关知识
可见光云图
可见光云图是卫星接受地面和云区反射的太 阳辐射转化而得到的图像。 阳辐射转化而得到的图像。
红外云图
卫星接受云区和地面本身的红外辐射总量， 卫星接受云区和地面本身的红外辐射总量， 用图像表示出来，即为红外云图。 用图像表示出来，即为红外云图。
水汽云图
卫星接收以6.7微米为中心的水汽强吸收带发 卫星接收以 微米为中心的水汽强吸收带发 出的辐射，用图像表示出来，即为水汽云图。 出的辐射，用图像表示出来，即为水汽云图。
39
卫星云图上云系的识别
40
带状 涡旋状 团（块）状 细胞状 波状
12
卫星云图上云的识别——范围大小 范围大小 卫星云图上云的识别
锋面、气旋——上千公里 锋面、气旋——上千公里 ——
对流云— 对流云—几公里
13
卫星云图上云的识别——边界形状 卫星云图上云的识别——范围大小 边界形状 范围大小 卫星云图上云的识别
直线 圆形 扇形 气旋性弯曲 反气旋性弯曲 整齐和不整齐
33
卫星云图上云系的识别
细胞状云系 细胞状云系主要出现在湖面和洋面 上。凡是出现细胞状云系的地区， 凡是出现细胞状云系的地区， 风速垂直切变都较小，如果风的垂 风速垂直切变都较小， 直切变较大，细胞状云系也就被破 直切变较大， 坏了。 坏了。
34凸起的盾状云区，长宽之比很小， 凸起的盾状云区，长宽之比很小， 云系以多层云为主。 云系以多层云为主。 急流表现为左界光滑整齐， 急流表现为左界光滑整齐，与 急流轴平行的卷云区。 急流轴平行的卷云区。急流呈反 气旋弯曲时，云系稠密， 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。 气旋性弯曲处云系稀少或无云。
青藏高 高山森 原 林 冷海洋 单独薄 卷云 宇宙空 间 深灰 黑
可见光云图是卫星接受地面和云区反射的太 阳辐射转化而得到的图像。 阳辐射转化而得到的图像。
红外云图
卫星接受云区和地面本身的红外辐射总量， 卫星接受云区和地面本身的红外辐射总量， 用图像表示出来，即为红外云图。 用图像表示出来，即为红外云图。
水汽云图
卫星接收以6.7微米为中心的水汽强吸收带发 卫星接收以 微米为中心的水汽强吸收带发 出的辐射，用图像表示出来，即为水汽云图。 出的辐射，用图像表示出来，即为水汽云图。
39
卫星云图上云系的识别
40
带状 涡旋状 团（块）状 细胞状 波状
12
卫星云图上云的识别——范围大小 范围大小 卫星云图上云的识别
锋面、气旋——上千公里 锋面、气旋——上千公里 ——
对流云— 对流云—几公里
13
卫星云图上云的识别——边界形状 卫星云图上云的识别——范围大小 边界形状 范围大小 卫星云图上云的识别
直线 圆形 扇形 气旋性弯曲 反气旋性弯曲 整齐和不整齐
33
卫星云图上云系的识别
细胞状云系 细胞状云系主要出现在湖面和洋面 上。凡是出现细胞状云系的地区， 凡是出现细胞状云系的地区， 风速垂直切变都较小，如果风的垂 风速垂直切变都较小， 直切变较大，细胞状云系也就被破 直切变较大， 坏了。 坏了。
34凸起的盾状云区，长宽之比很小， 凸起的盾状云区，长宽之比很小， 云系以多层云为主。 云系以多层云为主。 急流表现为左界光滑整齐， 急流表现为左界光滑整齐，与 急流轴平行的卷云区。 急流轴平行的卷云区。急流呈反 气旋弯曲时，云系稠密， 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。 气旋性弯曲处云系稀少或无云。
青藏高 高山森 原 林 冷海洋 单独薄 卷云 宇宙空 间 深灰 黑
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第五章 卫星云图分析基础
(2)
三、中云（高层云、高积云）
在卫星云图上，由于卫星无法将高积云与高层云区别开来，一般将 高积云与高层云统称为中云。中云是与天气尺度系统相联系的一 种云系.
它的特点主要表现为： 结构和范围：表现为一大片，范围可达20000—200000km2，可以
是涡旋状、带状、线状和逗点状。 色调和纹理：
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。
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。例：图5-18，图519。
六、卫星云图上各类云的共存
3．积云和层积云 在卫星云图上，积云和层积云会同时出现。由发 展，但受到高空下沉气流的作用，抑制其发展的结果。
4．层积云和层云
在可见光云图上，经常可以见到层积云逐渐向层云 过渡的情况，也就是层积云单体逐渐变小，然后连成 一片，呈现层云的特征。
①纹理：由于大多数层云与雾是在稳定大气(逆温) 条件下，暖湿空气平流到冷的表面上形成的，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，这决定
于云的厚度和稠密程度，雾越厚、越浓，色调越白。如果层云 (雾)超过300m，则层云(雾)表现为很白色调。在红外云图上， 层云(雾)表现成色调较暗的均匀云区。由于层云(雾)的高度低， 其色调随季节和纬度而变。如果层云(雾)顶的温度与地面温度相 近，则在红外图上就无法辨别层云和雾，这时要区别是否有层云 (雾)，则看其是否出现象河流、山脉等地表特征。有时白天的红
图5．17是同一时刻的可见光和红外图，图中给出了红外云图上 我国陆地上的积云浓积云(C1、C2)和积雨云(A、B)。
五、低云
1．层积云 层积云是行星边界层内空气的乱流混合造成的，通常出现于低
层不稳定、高层稳定的大气条件下，也就是低空有对流，高空为 下沉气流的情况下，它依据下面特点从卫星云图上识别： ①结构型式：在冬季洋面冷锋后或副热带高压的东南象限，层 积云常表现为球状的闭合细胞状云系。在锋面云带附近，层积云 表现为一大片或带状； ②色调：在海洋上，水汽丰富，层积云一般密蔽天空，云顶均 匀，在可见光图上呈白色，类似于中云的色调；在大陆上，层积 云反照率低，层积云是断裂的、稀疏分布的，表现为灰色。在红 外云图上，层积云表现为深灰到灰色，可与中云区分开；
外云图上，层云边界比较清楚；但是到夜间，近地面的辐射逆温， 层云(雾)的顶部温度反而比四周无云地表要暖，云区的色调比四 周晴空地表的要黑，称为“黑层云(雾)”，如果夜间层云(雾)比四 周地表亮，则层云(雾)一定很厚，有时还会出现毛毛雨；
③边界：层云(雾)的边界光滑整齐清楚，受地表的影 响大，它常常沿着山脉、河流、海岸线或一条低空切 变线突然结束；
①在可见光云图上，与锋面、气旋相联的中云色调很白，纹理均 匀，常常伴随有低云和降水出现； ②如果中云下面有低云，则其色调从灰色到白色不等；如果只有一 层中云，其色调为灰色； ③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；
④大多数中云出现在卷云下面，如果卷云下面有中 云，则其色调更白一些；
2．积云、浓积云、积雨云和卷云
积云、浓积云、积雨云和卷云经常同时出现。这是 由于积云、浓积云、积雨云都是对流性云系，只不过 是它们的强度和发展阶段的不同。当对流开始发展时 形成积云、浓积云，如果对流发展很旺盛便形成积雨 云和卷云，由于大气稳定度的差异和对流强度的不同， 造成积云、浓积云、积雨云和卷云同时出现。
③范围大小：层积云的范围相差很大，大体上与弱风到中度风区 域相一致。
层积云可出现于冬季冷锋后高压的东南象限，也出现于副高的 东南象限，锋面云带附近，还出现在山脉背风坡一侧稳定的大气 中。
2．层云、雾
由于卫星观测无法判断云底是否到达地面，所以不 能从卫星云图上区别层云与雾。层云与雾在卫星云 图上判别的依据有：
纹理：积云浓积云是由于下垫面加热形成的，加热的差异和大气 稳定度不同，使得积云区内对流云顶高度不一，厚度有参差，云 顶温度不一致，无论在可见光红外云图还是在红外云图上，表现 为多斑点、皱纹，为不均匀的纹理；
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；
色调和暗影：由于积云浓积云主要由水滴所组成，所以在可见光 云图上呈白色。在红外云图上，对流较强的积云浓积云云顶较冷， 色调较白；对流弱的积云浓积云顶较暖，色调较暗，因此红外云 图上由云的色调差异可以判断对流的强度。如果在一片层状云区 内出现对流，则在云区内会有暗影出现，在可见光云图上可以根 据暗影的宽度和积云的相对亮度确定对流的强度和云的垂直厚度。
⑤在红外云图上，中云的色调介于高云和低云之间 的中等程度灰色，对于较厚的中云色调呈浅灰色。
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。
四、积云、浓积云
在卫星云图上的积云浓积云实际上是积云群。在卫星云图上判别 积云和浓积云的依据有：
结构型式：积云浓积云常表现为线状、开口细胞状等结构型式； 有时积云浓积云呈离散分布型式；
在许多情况下，卫星观测到的不是单独的一种云，而是多种云类 共存的情况。通常有以下几种情形：
1．锋面、气旋、高空槽中的多层云系 在卫星云图上经常见到一种最上面是卷云，其下是中云(高层
云、高积云)，最下面的低云(层云、雨层云)，有时还伴有积雨云， 这几种云互相重叠在一起，难以分开区别，我们把这几层相互重 叠组成的云层称做多层云。多层云云层很厚；反照率大，云顶温 度低，所以无论在可见光还是红外云图上，呈白色，纹理均匀。 多层云与锋面、气旋和高空槽等天气系统相联，范围很广。多层 云结构型式可以为带状、涡旋状、逗点状和盾状等，它所具有那 种型式主要取决于其所处的天气系统。多层云一般都具有较稳定 的连续性降水。
(2)
三、中云（高层云、高积云）
在卫星云图上，由于卫星无法将高积云与高层云区别开来，一般将 高积云与高层云统称为中云。中云是与天气尺度系统相联系的一 种云系.
它的特点主要表现为： 结构和范围：表现为一大片，范围可达20000—200000km2，可以
是涡旋状、带状、线状和逗点状。 色调和纹理：
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。
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。例：图5-18，图519。
六、卫星云图上各类云的共存
3．积云和层积云 在卫星云图上，积云和层积云会同时出现。由发 展，但受到高空下沉气流的作用，抑制其发展的结果。
4．层积云和层云
在可见光云图上，经常可以见到层积云逐渐向层云 过渡的情况，也就是层积云单体逐渐变小，然后连成 一片，呈现层云的特征。
①纹理：由于大多数层云与雾是在稳定大气(逆温) 条件下，暖湿空气平流到冷的表面上形成的，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，这决定
于云的厚度和稠密程度，雾越厚、越浓，色调越白。如果层云 (雾)超过300m，则层云(雾)表现为很白色调。在红外云图上， 层云(雾)表现成色调较暗的均匀云区。由于层云(雾)的高度低， 其色调随季节和纬度而变。如果层云(雾)顶的温度与地面温度相 近，则在红外图上就无法辨别层云和雾，这时要区别是否有层云 (雾)，则看其是否出现象河流、山脉等地表特征。有时白天的红
图5．17是同一时刻的可见光和红外图，图中给出了红外云图上 我国陆地上的积云浓积云(C1、C2)和积雨云(A、B)。
五、低云
1．层积云 层积云是行星边界层内空气的乱流混合造成的，通常出现于低
层不稳定、高层稳定的大气条件下，也就是低空有对流，高空为 下沉气流的情况下，它依据下面特点从卫星云图上识别： ①结构型式：在冬季洋面冷锋后或副热带高压的东南象限，层 积云常表现为球状的闭合细胞状云系。在锋面云带附近，层积云 表现为一大片或带状； ②色调：在海洋上，水汽丰富，层积云一般密蔽天空，云顶均 匀，在可见光图上呈白色，类似于中云的色调；在大陆上，层积 云反照率低，层积云是断裂的、稀疏分布的，表现为灰色。在红 外云图上，层积云表现为深灰到灰色，可与中云区分开；
外云图上，层云边界比较清楚；但是到夜间，近地面的辐射逆温， 层云(雾)的顶部温度反而比四周无云地表要暖，云区的色调比四 周晴空地表的要黑，称为“黑层云(雾)”，如果夜间层云(雾)比四 周地表亮，则层云(雾)一定很厚，有时还会出现毛毛雨；
③边界：层云(雾)的边界光滑整齐清楚，受地表的影 响大，它常常沿着山脉、河流、海岸线或一条低空切 变线突然结束；
①在可见光云图上，与锋面、气旋相联的中云色调很白，纹理均 匀，常常伴随有低云和降水出现； ②如果中云下面有低云，则其色调从灰色到白色不等；如果只有一 层中云，其色调为灰色； ③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；
④大多数中云出现在卷云下面，如果卷云下面有中 云，则其色调更白一些；
2．积云、浓积云、积雨云和卷云
积云、浓积云、积雨云和卷云经常同时出现。这是 由于积云、浓积云、积雨云都是对流性云系，只不过 是它们的强度和发展阶段的不同。当对流开始发展时 形成积云、浓积云，如果对流发展很旺盛便形成积雨 云和卷云，由于大气稳定度的差异和对流强度的不同， 造成积云、浓积云、积雨云和卷云同时出现。
③范围大小：层积云的范围相差很大，大体上与弱风到中度风区 域相一致。
层积云可出现于冬季冷锋后高压的东南象限，也出现于副高的 东南象限，锋面云带附近，还出现在山脉背风坡一侧稳定的大气 中。
2．层云、雾
由于卫星观测无法判断云底是否到达地面，所以不 能从卫星云图上区别层云与雾。层云与雾在卫星云 图上判别的依据有：
纹理：积云浓积云是由于下垫面加热形成的，加热的差异和大气 稳定度不同，使得积云区内对流云顶高度不一，厚度有参差，云 顶温度不一致，无论在可见光红外云图还是在红外云图上，表现 为多斑点、皱纹，为不均匀的纹理；
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；
色调和暗影：由于积云浓积云主要由水滴所组成，所以在可见光 云图上呈白色。在红外云图上，对流较强的积云浓积云云顶较冷， 色调较白；对流弱的积云浓积云顶较暖，色调较暗，因此红外云 图上由云的色调差异可以判断对流的强度。如果在一片层状云区 内出现对流，则在云区内会有暗影出现，在可见光云图上可以根 据暗影的宽度和积云的相对亮度确定对流的强度和云的垂直厚度。
⑤在红外云图上，中云的色调介于高云和低云之间 的中等程度灰色，对于较厚的中云色调呈浅灰色。
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。
四、积云、浓积云
在卫星云图上的积云浓积云实际上是积云群。在卫星云图上判别 积云和浓积云的依据有：
结构型式：积云浓积云常表现为线状、开口细胞状等结构型式； 有时积云浓积云呈离散分布型式；
在许多情况下，卫星观测到的不是单独的一种云，而是多种云类 共存的情况。通常有以下几种情形：
1．锋面、气旋、高空槽中的多层云系 在卫星云图上经常见到一种最上面是卷云，其下是中云(高层
云、高积云)，最下面的低云(层云、雨层云)，有时还伴有积雨云， 这几种云互相重叠在一起，难以分开区别，我们把这几层相互重 叠组成的云层称做多层云。多层云云层很厚；反照率大，云顶温 度低，所以无论在可见光还是红外云图上，呈白色，纹理均匀。 多层云与锋面、气旋和高空槽等天气系统相联，范围很广。多层 云结构型式可以为带状、涡旋状、逗点状和盾状等，它所具有那 种型式主要取决于其所处的天气系统。多层云一般都具有较稳定 的连续性降水。