衛星圖像產品的識別與應用衛星圖像產品的識別與應用1教學內容氣象衛星簡介衛星探測基本原理

衛星圖像的識別

衛星圖像產品的應用教學思考題教學內容氣象衛星簡介2教學目標了解氣象衛星圖像的探測原理熟悉一些重要天氣系統的云型特征掌握氣象衛星圖像的應用教學目標了解氣象衛星圖像的探測原理3教學重點與教學難點教學重點：衛星圖像探測原理衛星圖像識別方法一些重要系統的云型特征教學難點：衛星資料在對流天氣分析中的應用水汽圖像的應用

教學重點與教學難點教學重點：4第一節氣象衛星簡介氣象衛星觀測內容

氣象衛星的應用領域氣象衛星的種類及特點全球氣象衛星觀測系統第一節氣象衛星簡介氣象衛星觀測內容5氣象衛星氣象衛星是攜帶各種大氣遙感探測儀器，從空間對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛星。氣象衛星攜帶的氣象遙感器能夠接收和測量來自地球及其大氣的可見光、紅外與微波輻射，并將它們轉換成電信號傳送到地面。地面接收站再把電信號復原繪出各種云層、地表和洋面圖片，進一步處理后就可以發現天氣變化的趨勢。世界上第一顆氣象衛星于1960年4月1日發射成功氣象衛星氣象衛星是攜帶各種大氣遙感探測儀器，從空間對地球及其6氣象衛星主要觀測內容①衛星云圖的拍攝。②云頂溫度、云頂狀況、云量和云內凝結物相位的觀測③陸地表面狀況的觀測，如冰雪和風沙，以及海洋表面狀況的觀測，如海洋表面溫度、海冰和洋流等。④大氣中水汽總量、濕度分布、降水區和降水量的分布⑤大氣中臭氧的含量及其分布。⑥太陽的入射輻射、地氣體系對太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射。⑦空間環境狀況的監測，如太陽發射的質子、a粒子和電子的通量密度。

氣象衛星主要觀測內容①衛星云圖的拍攝。7氣象衛星的應用領域衛星云圖的出現，擴大了我們的視野。通過衛星的監測，能在短時間內獲得海洋以及其它資料稀少地區的氣象信息。氣象衛星具有視野開闊、觀測范圍廣、觀測時次多等優點，在識別與跟蹤中尺度天氣系統方面特別有用。

衛星云圖成為監視臺風和預報臺風移動路徑的十分有效的工具，特別是臺風定位已經離不開衛星云圖在全球變化的研究中，可以監測植被的覆蓋情況、地殼構造的變化、地形下沉、火山噴發、海洋環流異常與ElNino事件等，亦可以監測大氣中的臭氧以及大氣環境的變化。衛星資料應用還發展到農業、森林火災、洪水災情、環境監測等領域。氣象衛星的應用領域衛星云圖的出現，擴大了我們的視野。通過8氣象衛星的種類及特點

（1）近極地太陽同步軌道衛星（又稱極軌氣象衛星）：極軌氣象衛星的軌道平面和太陽光線始終保持固定的交角。衛星的軌道接近圓形，飛行高度約為600～1500公里，衛星傾角（軌道平面和地球的赤道平面的夾角）約為81°～103°，這種衛星每天差不多在固定的時間經過同一地區兩次。每隔12小時左右可以獲得一次全球的氣象資料。美國、中國、印度和俄羅斯擁有極軌氣象衛星氣象衛星的種類及特點（1）近極地太陽同步軌道衛星（又稱極軌9

太陽同步軌道衛星的優缺點： 優點： （1）軌道近似圓形，軌道預告、接收和資料定位方便 （2）有利于資料處理和使用； （3）全球觀測； （4）在觀測時有合適的照明，可以得到較充分的太陽能 缺點： （1）對同一地點觀測的時間間隔太長； （2）不利對中小尺度天氣系統的監測； （3）相鄰兩條軌道的觀測資料不是同一時刻，利用不利 太陽同步軌道衛星的優缺點：10（2）地球同步氣象衛星，又稱靜止氣象衛星地球同步氣象衛星的運行高度約為35800公里,其軌道平面和地球的赤道平面重合，運行周期和地球自轉周期相等。從地球上看,衛星靜止在赤道某經度上空,所以又稱為靜止衛星。靜止衛星的有效觀測視野為南緯50°至北緯50°，經度跨距約100°的近圓形范圍。這種衛星在不到30分鐘的時間內就可對其視野范圍內的大氣進行一次觀測。所以地球同步衛星有利于監視變化快和生命史短的天氣系統，如臺風、強風暴（見雷暴）等。（2）地球同步氣象衛星，又稱靜止氣象衛星11

地球同步軌道衛星的優缺點優點： （1）高度高，視野廣； （2）對同一地區連續觀測； （3）監視中小尺度天氣系統； （4）圓軌道，定位、處理、接收方便。缺點： （1）不能觀測兩極； （2）高度高，精度難提高。如果把這兩種衛星配合起來，互相補充，就可以組成比較完善的全球空間氣象觀測系統。 地球同步軌道衛星的優缺點12目前，日本GMS系列靜止氣象衛星、俄羅斯的GOMES衛星、歐盟METEOSAT-3衛星、印度的INSAT以及美國的兩顆靜止衛星(GOES-E和GOES-W)共6顆衛星組成了地球靜止氣象衛星監測網。它們分別位于全球赤道東經140度、東經76度、西經75度、東經74度、西經75度、西經135度上空。另外，還有三顆極軌衛星(2顆美國NOAA衛星，1顆俄羅斯METEO衛星)，這些衛星每天實時監視大氣天氣系統的運動和變化。全球氣象衛星觀測系統目前，日本GMS系列靜止氣象衛星、俄羅斯的GOMES衛星、歐13中國也先后成功地發射了6顆氣象衛星（3顆風云－1和3顆風云－2）。依靠這些衛星，中國建立了自己的衛星天氣預報和監測系統。風云－1是一種極地軌道氣象衛星。星上裝有若干個高分辨率掃描輻射計。包括4個可見頻道和1個紅外頻道。風云－2是一種靜止氣象衛星。星上裝有多頻道掃描輻射計。包括1個可見波段、1個紅外波段和1個水汽波段。載荷包括S頻段傳輸和云圖預報轉發器，UFH/S頻段數據采集轉發器和空間環境監測設備。中國也先后成功地發射了6顆氣象衛星（3顆風云－1和3顆風云－14 全球氣象衛星觀測系統

全球氣象衛星觀測系統

15第二節衛星探測基本原理及圖像類別衛星圖像類別可見光圖像探測原理及其特征紅外圖像探測原理及其特征水汽圖像探測原理及其特征第二節衛星探測基本原理及圖像類別衛星圖像類別16衛星圖像類別

目前在業務上常用以下幾種圖像產品：可見光圖像（VIS），它是可見光和近紅外波段太陽光反射輻射的圖像（波長0.4－1.1μm）；紅外圖像（IR），它是地氣系統在熱紅外波段發射的圖像（波長10－12μm）；水汽圖像（WV），它是水汽發射輻射的圖像（波長6－7μm）；以及通道3圖像（3.7μm），它是太陽和地氣系統重疊區輻射的圖像，有時稱這一波段為近紅外衛星圖像類別目前在業務上常用以下幾種圖像產品：17可見光圖像探測原理及其特征

衛星在可見光譜段測量來自地面、云面反射的太陽輻射，并將衛星接收的這種輻射轉換為圖象稱為可見光云圖。衛星在可見光譜段選用的波長間隔有：0.52～0.75μm和0.58～0.68μm?？梢姽鈭D像測量的是反射的太陽光，當它用黑白方式顯示時，較黑的色調代表低的亮度（即低的反射輻射強度）；較亮的色調代表高的亮度。衛星在可見光波段接收輻射與物體的反照率和太陽的天頂角有關，若太陽天頂角越小，物體的反照率越大，則衛星接收到的輻射越大，反之則越小?？梢姽鈭D像探測原理及其特征衛星在可見光譜段測量來自地面、云18在可見光云圖上，物體反照率越大，色調越白；反照率越小，色調越暗。通常云層越厚，反照率越大，色調也越白。而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表現為黑色；陸地反照率比海洋略大，表現為灰色；而潮濕或森林覆蓋的地區表現為灰暗的色調。在電視顯示的衛星云圖上，地表和海洋常用綠色和藍色表示?？梢姽庠茍D是窗區圖像。（有一些光譜區域，在那里所有的氣體的吸收都很弱，大氣幾乎是透明的，我們稱這些區域為“窗區”。）可見光云圖只有白天才有。在可見光云圖上，物體反照率越大，色調越白；反照率越小，色調越19紅外云圖與可見光云圖的比較可見光云圖黑I深灰灰淡灰白宇宙空間消失中的卷云砧密卷云、卷層云、高山積雪卷云砧，極地冰雪白高層云（?。├w維狀卷云高層云（厚）濃積云淡灰高山森林西藏高原纖維狀卷云晴天積云卷層云（?。釉疲ê瘢╈F（厚）灰冷海洋晴天積云沙漠（夜間）層積云深灰暖海洋沙漠（白）黑紅外云圖紅外云圖與可見光云圖的比較可見光云20

紅外圖像IR探測原理及其特征衛星在10.5～12.5微米通道測量來自地表和云面發射的紅外輻射，并將這種輻射以圖象表示就是紅外云圖。紅外云圖上的色調決定于物體自身的溫度.物體溫度越高，發射的輻射越大，色調越暗;反之,越白.紅外云圖是一張溫度分布圖。由于大氣有吸收及物體發射率不完全為1，衛星接收到的紅外輻射要比實際表面溫度發射的黑體輻射要小，故嚴格地說，紅外云圖是一張亮度溫度分布圖。

紅外圖像IR探測原理及其特征衛星在10.5～12.5微米通21在紅外云圖上云頂高而厚的云，其溫度低呈白的色調。低云的云頂溫度較高，呈現較暗的色調，與地面相近。由于各類云的云頂溫度的差異較大，故在紅外云圖上可以識別各種高度的云。此外，地表的溫度隨季節、緯度、海陸分布及其本身的熱慣量而不同，所以在紅外云圖上的色調亦不同。在電視顯示的紅外云圖上，地表以綠色表示，以與云相區分開。紅外云圖也是窗區圖像。在紅外云圖上云頂高而厚的云，其溫度低呈白的色調。低云的云頂溫22水汽圖像探測原理及其特征衛星選用6.7μm水汽吸收譜段接收大氣中水汽發射的輻射，并以圖像表示便得到水汽云圖。衛星接收到的輻射主要決定于水汽含量。大氣中水汽含量越多，發射的輻射越??；水汽含量越少，大氣低層的輻射越可以透過水汽層到達衛星，則衛星接收的輻射越大。與窗區紅外圖像一樣，在水汽圖像上亮溫越低，色調越白，表示水汽越多；亮溫越高，色調越黑，表示水汽越少。水汽圖像探測原理及其特征衛星選用6.7μm水汽吸收譜段接收大23水汽圖像也是紅外波段的圖像，但它是吸收帶波段的圖像。在6.7μm這一波段，水汽一面接收來自下面的輻射，又以自身較低的溫度發射紅外輻射。在一般的潮濕大氣中，衛星所接收到的大部分水汽通道（6.7μm）輻射來自于300－600hpa氣層中。但在干燥大氣中，有些輻射也許會來自低達800hpa的大氣低層。故水汽圖像不能提供大氣整層水汽含量的信息，只能探測到對流層中上層的水汽，700hpa以下的水汽是看不到的水汽圖像也是紅外波段的圖像，但它是吸收帶波段的圖像。24第三節衛星圖像的識別衛星云圖上識別云的判據

衛星云圖上常見的天氣尺度云系一些重要天氣系統的云型特征

第三節衛星圖像的識別衛星云圖上識別云的判據25衛星云圖上識別云的判據在衛星云圖上識別云的判據主要有六個：（1）結構型式：是指不同明暗程度物象點的分布式樣，如帶狀、渦旋狀、細胞狀和波狀等。（2）范圍大小：是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推斷形成云的物理過程，尺度小的云系常與中小尺度天氣系統相關；尺度大的則與大尺度的天氣系統聯系。（3）邊界形狀：不同類型的云，邊界不盡相同。云的邊界形狀有直線的、圓形的、環形的、氣旋性彎曲的、反氣旋性彎曲的等。衛星云圖上識別云的判據在衛星云圖上識別云的判據主要26（4）色調：是指物象的亮度?？梢姽庠茍D上云的色調與云厚、云面光滑程度和云的成分有關。紅外云圖上則與云頂溫度相關。水汽圖像上色調則取決于水汽含量。（5）暗影：是指在可見光云圖上，在一定太陽高度角下，高的云在低的目標物上的投影。（6）紋理：用來表示云頂表面粗糙程度的。如層云（霧）云頂表面均勻、光滑；而積云濃積云表面多起伏、不均勻。卷云的紋理呈纖維狀。（4）色調：是指物象的亮度?？梢姽庠茍D上云的色調與云厚、云27衛星云圖上常見的天氣尺度云系帶狀云系：指長寬之比至少為4：1的連續云區，它由多層云系組成。寬度大于1緯距的稱云帶，小于1緯距的為云線。急流、鋒面、赤道輻合帶都表現為帶狀云系。

渦旋云系：指一條或幾條云帶按螺旋狀旋向一個共同的中心，這種云系與大尺度渦旋相聯系。一條發展完好的溫帶螺旋型云帶常常與一條鋒面相聯系。臺風、熱帶低壓、高空冷渦都表現為渦旋云系。

衛星云圖上常見的天氣尺度云系帶狀云系：指長寬之比至少為28冷鋒云帶冷鋒云帶29衛星圖像產品的識別與應用課件30細胞狀云系：冷空氣到達暖而濕的表面，受下墊面的加熱產生對流，形成細胞狀結構的對流云系。細胞的直徑僅幾十公里，它分為開口和閉合兩種。開口細胞狀云系中間無云，四周有云，呈指環狀或U字形，主要為濃積云，一般出現于低壓周圍的氣旋性環流內。閉合細胞狀云系中間有云，四周無云，呈球狀，主要是層積云，一般出現在高壓東南象限內。細胞狀云系：冷空氣到達暖而濕的表面，受下墊面的加熱產生31細胞狀云系細胞狀云系32云團：云團是產生暴雨和強對流天氣的一種重要的中尺度系統。云團是由多個大小不等的積雨云單體或積狀云與層狀云混合體組成，它們頂部的卷云粘連成一片，表現為密實的白色云區。其尺度相差很大，小的不到一個緯距，大的可達7個緯距以上。許多熱帶系統都與它有關，它占熱帶地區面積的20%。云團：云團是產生暴雨和強對流天氣的一種重要的中尺度系統。云團33衛星圖像產品的識別與應用課件34衛星圖像產品的識別與應用課件35斜壓葉狀云系：一種與高空槽前斜壓區相聯系，狀如植物葉子的云系，這種云系與西風帶中的鋒生區或氣旋生成有關，在紅外云圖上表現最清楚。斜壓葉云系表現為一條較寬的云帶，它的后（北）邊界光滑整齊，呈現“S”形，其T處向北凸起，呈反氣旋彎曲，“S”處向南凹，呈氣旋性彎曲；斜壓葉云系西界W處有“V”字型缺口，這種缺口是由于西北急流侵入云系的西邊界形成的。斜壓葉云系的東半部主要以卷云為主，越往西云頂高度降低，色調變暗。在云區西端的“V”字缺口北側以中低云為主，南側以低云為主。

斜壓葉狀云系：一種與高空槽前斜壓區相聯系，狀如植物葉子的云系36衛星圖像產品的識別與應用課件37逗點云系：一種形如標點符號中“，”的云系，它是渦旋云系的一種。它的形成可以解釋為大氣閉合環流迭加于一云區，由于閉合環流的作用，在環流中心之南（晴空區）偏西氣流侵入云區，而在環流中心以北，云隨氣流由云區向西平流，最后形成逗點狀云系，這時低壓中心與最大正渦度中心重合。如果逗點云系是移動的，則云系發生變形，渦度中心偏于低壓中心的前方。（動畫演示）逗點云系常出現在等渦度線與等高線相交的正渦度平流區域內，所以也稱為正渦度平流云系。逗點云系：一種形如標點符號中“，”的云系，它是渦旋云系的一38逗點云系形成和發展演變模型圖逗點云系形成和發展演變模型圖39初生的逗點云系（圖示），由“S”形的后邊界、頭部、尾部和干舌區組成。成熟的逗點云系（圖示），表現成一個大尺度的逗點云，由斜壓葉云系、渦度逗點云和變形云帶三部分組成兩種主要逗點云系模型圖初生的逗點云系（圖示），由“S”形的后邊界、頭部、尾部和干舌40一些重要天氣系統的云型特征冷鋒云系：冷鋒云系表現為長達千余公里，氣旋性彎曲的云帶，它常與渦旋云系連結。其分為活躍和不活躍兩類：活躍冷鋒位于500hPa槽前，走向與對流層中層氣流一致，云系連續稠密，由多層云組成；不活躍冷鋒位于500hPa槽后，云帶與高空氣流垂直，云系斷裂不完整，以中低云系為主。冷鋒云系的長度和寬度相差很大，這決定大氣運動尺度、鋒面坡度和水汽條件。一些重要天氣系統的云型特征冷鋒云系：冷鋒云系表現為長達千余41衛星圖像產品的識別與應用課件42暖鋒云系：表現為3百到5百公里寬，幾百公里長，長寬之比很小，向冷空氣一側凸起的卷云覆蓋區，云系以多層云為主，卷云下還有大量的中低云，色調明亮。靜止鋒云系：表現為一條沒有氣旋性或反氣旋性曲率的寬云帶。邊界不規則，云區內云的分布不均勻，有時開裂；有時稠密。錮囚鋒云系：表現為一條寬幾百公里較白亮的螺旋云帶，其中心與氣旋環流中心相重合。由于云帶后部冷空氣侵入，其后界整齊光滑，并伴有干舌（無云區或少云區），云帶的前邊界參差不齊。暖鋒云系：表現為3百到5百公里寬，幾百公里長，長寬之比很小，43高空槽云系：中高云，帶、盾、片狀，槽線在云區后界，脊在前界高空槽云系：中高云，帶、盾、片狀，槽線在云區后界，脊在前界44溫帶氣旋云系：完整的溫帶氣旋伴有冷、暖、錮囚鋒云帶，具有三種鋒面的共有特征。

（1）波動階段：鋒面云帶變寬，向冷區凸起，色調變白，中高云加多。（2）發展階段：鋒面云帶隆起部分更明顯，中高云后界開始向云內凹。（3）成熟階段：云系后部有明顯干舌，螺旋結構明顯，云帶伸至渦旋中心。（4）錮囚階段：干舌伸到氣旋中心，螺旋云帶圍繞中心旋轉一周以上，高低空環流中心與云系渦旋中心重合。溫帶氣旋云系：完整的溫帶氣旋伴有冷、暖、錮囚鋒云帶，具有三種45衛星圖像產品的識別與應用課件46完整的溫帶氣旋云系

冷暖鋒錮囚鋒鋒完整的溫帶氣旋云系冷暖鋒錮囚47高空冷渦云系：圓形、逗點狀或半月形云區，云系分布不均，渦區及其附近常有造成強對流天氣的對流云發展高空冷渦云系：圓形、逗點狀或半月形云區，云系分布不均，渦區48急流云系：表現為左界光滑整齊，與急流軸平行的卷云區。急流呈反氣旋彎曲時，云系稠密，急流呈氣旋性彎曲處云系稀少或無云。在可見光云圖上，急流云系左界有明顯的陰影，而且暗影呈現反氣旋彎曲的線狀。急流云系：表現為左界光滑整齊，與急流軸平行的卷云區。急流呈反49臺風云系：在衛星云圖上，臺風由臺風眼、中心稠密云區和螺旋云帶組成。臺風眼分成大眼、小眼、圓眼和不規則形狀眼，它可以位于臺風云區中心，也可位于臺風云區邊緣。中心稠密云區邊界越光滑，云型越圓，尺度越大，越稠密，臺風強度越大。臺風云帶越寬，環繞臺風中心的圈數越多，強度越大。臺風云系：在衛星云圖上，臺風由臺風眼、中心稠密云區和螺旋云帶50衛星圖像產品的識別與應用課件51 切變線云系：呈帶狀，為中低云、積云江淮切變線云系 切變線云系：呈帶狀，為中低云、積云江淮切變線云系52熱帶輻合帶云系（ITCZ）在衛星云圖上的低緯地區，在熱帶輻合帶（ITCZ）的位置上表現為一條東西走向的云帶，其上有強烈的積雨云活動。

有時云帶很窄（只有2－3個緯距），但云區連續且長達數千千米；有時它的云帶斷裂成為一個個大云團，其直徑可達5－10個緯距，其中有些表現為渦旋云系。這種擾動云系一般自東向西移動，西太平洋上的大多數臺風就是由它們發展起來的。ITCZ包括季風槽和信風槽兩種。季風槽由西南季風和偏東信風匯合而成，槽中風速小，擾動較為活躍，

信風槽是由東北信風和東南信風匯合而成，表現為一條輻合漸近線云帶，內嵌的擾動不太活躍

熱帶輻合帶云系（ITCZ）53熱帶輻合帶云系熱帶輻合帶云系54東風波云系：常表現為倒V形、逗點狀渦旋、積云團。夏季在西北太平洋上，當副熱帶高壓脊線位于30°N－35°N時，在其南側的東風氣流中，有時可以看到東風波云系。它通常向西南方向進入我國南海東北部，有時影響我國閩南和廣東沿海，造成暴雨或大暴雨天氣。較強的東風波具有較為完整的螺旋云系，而弱的東風波則表現為一團小范圍的云區。東風波云系：常表現為倒V形、逗點狀渦旋、積云團。55第四節衛星圖像產品的應用估計熱帶氣旋的強度和移動對流天氣分析估計降水量第四節衛星圖像產品的應用估計熱帶氣旋的強度和移動56思路：設想熱帶氣旋中心眼區的有、無，眼區范圍大小、形狀、眼區溫度；中心稠密云區范圍大小，云頂溫度；螺旋云帶有無、多少，云帶頂溫度；螺旋云帶環繞中心稠密云區的程度能表示熱帶氣旋發展的強度，利用歷史資料分析，統計給出各種不同云系特征定量指數，再用歷史資料建立計算TS指數與熱帶氣旋強度之間的統計方程和查算表估計熱帶氣旋強度。

熱帶氣旋強度估計思路：設想熱帶氣旋中心眼區的有、無，眼區范圍大小、形狀、眼區57熱帶氣旋強度估計方法方法：TS=TA+TB+TC+TD

TA：

熱帶氣旋環流中心（CSC）指數TB：熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）指數TC：環繞熱帶氣旋的螺旋云帶指數TD：熱帶氣旋云帶環繞環流中心緊密度指數熱帶氣旋強度估計方法方法：TS=TA+TB+TC58①熱帶氣旋環流中心（CSC）特征指數TA的計算

TA=TA1+

TA2

當熱帶氣旋沒有眼時利用熱帶氣旋環流中心相對熱帶氣旋中心稠密云區的位置計算TA，即TA=TA1；有眼時，計算眼的指數TA=

TA2，TA2=TA2S+

TA2D+

TA2T，式中TA2S是眼的形狀指數，TA2D是眼的大小指數，TA2T是眼區溫度指數。

CSC相對于強對流稠密云區的位置指數TA1CSC在強對流稠密云區之外1.0CSC在強對流稠密云區邊沿1.5CSC在強對流稠密云區之內（距云區邊沿1.0緯距）2.8CSC在強對流稠密云區之內（距云區邊沿1.0緯距）4.0CSC在強對流稠密云區中心4.5表7-1熱帶氣旋環流中心特征指數TA1①熱帶氣旋環流中心（CSC）特征指數TA的計算59表7-2熱帶氣旋眼特征指數TA2眼形狀指數TA2S眼區直徑（latNo）指數TA2D眼區溫度（c）指數TA2T螺旋眼3.00.0—0.31.0>202.2不規則3.50.4—0.70.520—122.0圓眼4.0>0.70.211—51.8TA2=TA2S+

TA2D+

TA2T4—-321.5-33—-451.0-45—-560.7-57—-740.4表7-2熱帶氣旋眼特征指數TA2眼形狀指數TA2S眼區直60②熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）特征指數TB的計算

TB=TB1+

TB2式中TB1是CDO云區云頂的最低溫度指數，TB2是CDO云區面積指數。當熱帶氣旋沒有中心稠密云區時，TB=0。表7-3熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）特征指數TB

CDO云頂的最低溫度（c）指數TB1CDO的面積（latNo）面積TB2-45—-561.01—50.5-57—-731.56—100.8-74—-802.011—151.2-812.516—201.5

TB=TB1+

TB2>202.0②熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）特征指數TB的計算表7-361③熱帶氣旋螺旋云帶特征指數TB的計算

TC=TC1+

TC2式中TC1是螺旋云帶云頂的最低溫度指數，TB2是螺旋云帶數指數。

表7-4熱帶氣旋螺旋云帶特征指數TB螺旋云帶云頂的最低溫度（c）指數TC1螺旋云帶數（圈）指數TB2-33—-451.011.0-45—-561.521.5-57—-732.032.0-74—-802.542.5-813.0環流中心有強對流稠密云帶3.5TC=TC1+

TC2③熱帶氣旋螺旋云帶特征指數TB的計算表7-4熱帶氣旋螺62⑤計算總TS指數和估計熱帶氣旋強度求TS=TA+

TB+

TC+

TD，根據歷史資料建立計算TS指數與熱帶氣旋強度之間的統計方程和查算表：

VMAX=-36.1002+6.0558TS④熱帶氣旋云帶環繞環流中心緊密度特征指數TD的計算

TD是熱帶氣旋云帶環繞環流中心結構的指數表7-5熱帶氣旋緊密度特征指數TD螺旋云帶數（圈）0.51.01.52.02.53.0指數TD0.51.01.52.02.53.0⑤計算總TS指數和估計熱帶氣旋強度④熱帶氣旋云帶環繞環流63表7-6最大風速與最低海平面氣壓的關系最大風速（m/s）

最低海海平面氣壓（hpa）（0—14N）

最低海海平面氣壓（hpa）(15—25N)最低海海平面氣壓（hpa）(25

N）151000100099920995994993259889879863098198097935974972970409659639614595795495150947944940559379339296092792291765916911904709058998917589388697780881873863858698608499085684683395842831818100829817802表7-6最大風速與最低海平面氣壓的關系最大風速（m/s64一般來說：熱帶氣旋環流中心越靠近強對流稠密云區中心；眼區形狀呈圓形，眼區直徑越?。谎蹍^溫度越高；熱帶氣旋中心稠密云區云頂的溫度越低，面積越大；螺旋云帶云頂的溫度越低，圈數越多；熱帶氣旋云帶環繞環流中心圈數越多，結構越緊密，則熱帶氣旋的強度越大。一般來說：熱帶氣旋環流中心越靠近強對流稠密云區中心；眼區形狀65

1、西行類

2、西北行

3、北上類

4、東北類

熱帶氣旋移動估計熱帶氣旋的移動受到環境云場的影響和自身與云形特征的制約，當二者不一致時，應考慮自身與云形特征預報未來的移動方向和位置。

環境云場對熱帶氣旋的影響13—20WJ

12—15JJ·西東大于10WJ10個

15—20WJ6—11WJ6—13WJ（PJ8.8WJ）

6—10WJ

GG

1、西行類2、西北行3、北上66依據熱帶氣旋自身云系特征預報其移動的經驗規則：①向其長軸方向移動；②向其云區強稠密云區方向移動；③呈“9”字型的熱帶氣旋西行；④呈“6”字型的熱帶氣旋北上或轉向；⑤由熱帶氣旋云區長軸的旋轉判斷其移向。依據熱帶氣旋自身云系特征預報其移動的經驗規則：67對流天氣分析

以下的一些基本觀測事實值得在工作中注意：

對流云以團狀為特征，團狀的直徑可以大到數十千米；如果紅外圖像中是冷云頂，可見光圖像又很明亮，說明有深對流；在紅外和可見光圖像上比較小的對流單體和比較大的對流云罩上風方都會有非常清晰的邊界；卷云從最活躍的對流區向下風方延伸，形成彌散的云砧；較大的云罩指示著有積雨云的復合體存在，即所謂的中尺度對流系統（MCS），它們經常與暴雨、冰雹、閃電、破壞性強風或龍卷等強天氣有關；對流云罩的形狀與風有關，可以形成颮線一樣的線狀結構，也可以呈現出卵狀或逗點狀。對流天氣分析以下的一些基本觀測事實值得在工作中注意：對流68用衛星云圖發現的中尺度天氣系統的云系有：（1）颮線云系，（2）中尺度高壓雷暴云團，（3）局地熱力對流云系等等。對臨時預報相對重要的中尺度天氣現象包括：（1）午后發展成雷暴的早晨云覆蓋效應。（2）弧狀云線與對流尺度間相互影響的過程。（3）霧和層云蝕損特性。（4）強效應局地尺度的不均勻加熱機制，如：海陸、湖泊和河流與沿岸的邊界，會引起雷暴發展。（5）中尺度對流復合體系統。（6）極地低壓的優勢。（7）逗點云特征。（8）引起暴洪的中尺度對流系統等等。用衛星云圖發現的中尺度天氣系統的云系有：69

根據天氣學的概念，大氣中對流云單體常常會排列組成一條狹長的帶狀，相應的地面天氣圖上，有一條風向急轉帶，在這條帶上，天氣現象很類似孤立的局部雷雨，但要比雷雨嚴重得多，有時伴有冰雹和大風等劇烈天氣。長期以來，氣象工作者把這條風的不連續帶就稱為颮線。在衛星云圖上，颮線通常表現成一條由積雨云組成的強對流云帶。由于積雨云群的相互合并，颮線云帶常常表現非常明亮。颮線云帶云頂向上伸展很高，多達10公里以上，最高可達18公里左右。由于組成颮線云帶的每一積雨云團發展情況不一致，因而颮線云帶的云頂高度不一，颮線??????圖8-1颮線云系颮線云系根據天氣學的概念，大氣中對流云單體常常會排列組成一條狹70云帶的云頂表現成皺紋的結構。卷云砧向颮線云帶的下風方向伸展，有時卷云砧可以向下風方向伸展很遠，使颮線下風方向一側的邊界變得模糊不清楚，而在颮線云帶的上風方向一側邊界光滑，陡峭。在可見光云圖上能清楚地看到發展旺盛的積雨云塔在背光一側投下的暗影。在衛星云圖上，颮線云系如果表現成頭部大，尾部越來越變細的形狀，這種颮線云系發展得很激烈。通常颮線云系越往南變得越窄，這是因為在颮線的最南部分是最有利于新的雷暴生成，在這個部位的雷暴都是一些小而沒有成熟的對流，而在颮線云系的北段的頭部是成熟而要衰老的雷暴。圖8-1是颮線云系的示意圖。在衛星云圖上，常見的颮線云系有以下幾種，它們的生成方式和云型和特征有一定的差異。云帶的云頂表現成皺紋的結構。卷云砧向颮線云帶的下風方向伸展，711.鋒前颮線云系出現在冷鋒云帶前部暖空氣團中的颮線云系（8-2示意圖），如1979年6月8日14時出現在東北平原東部的颮線云系。鋒前颮線云系與冷鋒云帶一般相距50—200公里不等，二者之間是晴空或少云區。在衛星云圖上這種颮線云系有幾種不同的表現。其一是表現成與冷鋒相距50—200公里的片狀明亮云區，明亮的云區位置在地面颮線的前方。其二是表現成一條明亮而狹窄的細積雨云云線，走向與冷鋒云帶平行，狹窄的積雨云云線與地面颮線位置完全一致。1.鋒前颮線云系72????????????鋒前颮線??????鋒面颮線鋒后颮線圖8-2鋒面颮線示意圖????????????鋒前颮線?????732.鋒后颮線云系出現在冷鋒云帶后部冷氣團中的颮線云系（8-2示意圖）。通常出現在鋒面氣旋渦旋云系向南伸展的冷鋒云帶之后，成帶狀，與冷鋒云帶平行，有的北端與鋒面渦旋云區連接，有的不連接。出現在單獨的冷鋒云帶后面的強對流云系也稱鋒后颮線云系。鋒后颮線云系一般寬50—200公里左右，有時也僅表現為一條窄的對流云線，與冷鋒云帶之間有100—200公里寬的晴空間隔。在初夏，華北地區冷渦下伸，發展成氣旋后，在氣旋云區后部的西北氣流中不斷有颮線生成，象一條副冷鋒云帶一樣從氣旋中心云區的外圍向東移，并與前面的冷鋒云帶近于平行。這種颮線云帶可以有幾條并存。1980年7月14日17—20時出現在陜西—山西—河北地區的颮線云系，是鋒后颮線的例子。2.鋒后颮線云系74

3.鋒面颮線云系當一條冷鋒云帶在移動過程中，其尾部往往減弱較快，斷裂成不連續的積狀云或中低云帶，在衛星云圖分析中稱之為不活躍冷鋒云帶，相應的天氣現象也比較弱。但是在條件合適時，它又會重新發展，云系顯著變明顯，形成強烈發展的積雨云團，沿鋒面排列、連接，形成一條沿鋒面分布的颮線云帶，產生猛烈的天氣現象。1979年6月8日24時，蘇皖地區的冰雹天氣就是鋒面颮線云帶所產生的。鋒面颮線云系也可以出現在鋒面云帶的云區中間，這些它可以以它獨有的亮度和陡峭的邊界從鋒面云帶中識別出來

3.鋒面颮線云系75颮線和鋒面颮線颮線和鋒面颮線764.干線形成的颮線云系干線是暖而潮濕的海洋氣團與暖而干燥的大陸氣團的分界線，在干線上有明顯的氣流輻合。干線兩側氣團溫、濕差異很大，干線實際上是一條露點鋒。干線可以好幾天維持靜止狀態，在干線上也沒有活躍的天氣。在衛星云圖上，可以有色調灰暗的中低云線表示干線的存在，或者是暗黑的晴空區和積狀云區的分界也表示有干線存在。在一定的條件下，例如干線云帶與其他云線相交，低空氣流輻合加強，或高空輻散加強，它們都能觸發雷暴沿著干線發展起來。當500百帕天氣圖上出現有利于對流發展系統時，如急流、冷中心移居干線上空等，干線演變成颮線的可能性最大。在衛星云圖上，干線形成的颮線云系與鋒面前后的颮線云系相似，亦為由積雨云組成的明亮帶狀云系。在干線云系與其它云線相交處，對流發展尤為強烈。4.干線形成的颮線云系775.臺風颮線云系

在臺風螺旋狀云系的前方，離臺風主體螺旋云區較遠的地方（多在臺風移動方向的右前方），?？梢猿霈F一些邊界清楚，云體明亮大的強對流云單體，數個單體又排列成帶，與臺風云系的曲率趨于一致。這條云帶移來時，相應地區出現強風暴雨天氣時而也有冰雹、大風出現。臺風云區以外的這種明亮云帶稱之臺風颮線云系。8-3是臺風颮線的示意圖。圖8-3臺風颮線的示意圖5.臺風颮線云系圖8-3臺風颮線的示意圖78中尺度對流復合體（MCC）

1、MCC的定義尺度標準： A：在增強紅外云圖上≦–32°C

冷云區面積≧105km2 B：在增強紅外云圖上≦–52°C冷云區面積≧5×104km2 初始時刻：要滿足尺度標準A和B 持續時間：滿足尺度標準A和B的時間要≧6小時 最大范圍：≦–32°C冷云區面積達最大尺度 形狀：橢圓形，最大尺度時的偏心率≧0.7 結束時：不滿足尺度標準A和B中尺度對流復合體（MCC）

1、MCC的定義79

MCC生命史

(1)形成階段：在小尺度地形、輻合區等有利地區產生一系列雷暴云單體，產生激烈強對流天氣，在中層有冷空氣卷入雷暴內，引起強烈下沉，在低層有中高壓生成，下流冷空氣在近地面從高壓處向外流出。

(2)發展階段：雷暴發展，在中層（700—400pha）有流入層出現，在地面附近，各雷暴高壓流出氣流在一起形成一個更大的中高壓冷空氣外流邊界線，同時由于強烈的濕不穩定空氣從低空流入，與冷高壓冷外流邊界線相互作用，引起低層輻合，產生強的對流單體，使得系統迅速發展。

(3)成熟階段：低層潮濕不穩定空氣的連續流入，濕層加厚，對流上升，潛熱釋放，暖心形成，風的垂直切變小，雷暴天氣轉為暴雨。在云圖上呈現出圓或橢圓形明亮的大云區，在雷達回波圖上可以看到多各對流體聚集在一起。

(4)消亡階段：水汽供應切斷，對流不子發展，中尺度組織結構被破壞，云形開始散亂，近地面層淺薄冷高壓加強。 MCC生命史80有利于我國MCC形成和發展的天氣形勢概念模型

（取自方宗義，1995）有利于我國MCC形成和發展的天氣形勢概念模型

（取自方宗義，81應用衛星資料估計降水量

衛星云圖上，與降水強度關系比較密切的因子主要有云的種類、云頂亮溫（TBB）及其梯度、云頂面積的變化、不同對流單體云頂的合并、云的移速及環境場中的濕度狀況等。應用衛星資料估計降水量的方法主要有微波遙感方法和圖像資料方法兩類。應用衛星資料估計降水量

衛星云圖上，與降水強度關系比較密82微波遙感方法是根據不同大小的水滴和云含水量的不同的微波輻射特征差異，利用衛星和微波輻射計的被動遙感資料，計算云區不同部位的可降水量。這是一個有物理依據且很有前景的方法，但是目前受到探測器波段、分辨率和靈敏度技術指標等的限制，而且在資料處理中如何有效地排除背景場中輻射干擾等問題尚未解決，因此這種方法距實際應用還有一段距離。圖像資料方法是指以衛星云圖為依據，通過大量歷史資料的統計分析，尋找不同種類的云系在可見光和紅外云圖上的特征與降水量的關系，然后將這種關系用于實際的降水估計中。圖像資料方法中有云指數方法及云生命史方法兩個分支方法微波遙感方法是根據不同大小的水滴和云含水量的不同的微波輻射特83教學思考題可見光云圖上的色調代表什么含義？紅外云圖上的色調表示什么含義？紅外云圖如何區分云的高低？衛星圖像的識別依據有哪些？冷鋒云系有何特點？溫帶氣旋云系有何特點？高空槽云系有何特點？對流云有哪些特征？什么是中尺度對流復合體（MCC）？衛星云圖上與降水強度關系比較密切的因子主要有哪些?教學思考題可見光云圖上的色調代表什么含義？84衛星圖像產品的識別與應用衛星圖像產品的識別與應用85教學內容氣象衛星簡介衛星探測基本原理

衛星圖像的識別

衛星圖像產品的應用教學思考題教學內容氣象衛星簡介86教學目標了解氣象衛星圖像的探測原理熟悉一些重要天氣系統的云型特征掌握氣象衛星圖像的應用教學目標了解氣象衛星圖像的探測原理87教學重點與教學難點教學重點：衛星圖像探測原理衛星圖像識別方法一些重要系統的云型特征教學難點：衛星資料在對流天氣分析中的應用水汽圖像的應用

教學重點與教學難點教學重點：88第一節氣象衛星簡介氣象衛星觀測內容

氣象衛星的應用領域氣象衛星的種類及特點全球氣象衛星觀測系統第一節氣象衛星簡介氣象衛星觀測內容89氣象衛星氣象衛星是攜帶各種大氣遙感探測儀器，從空間對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛星。氣象衛星攜帶的氣象遙感器能夠接收和測量來自地球及其大氣的可見光、紅外與微波輻射，并將它們轉換成電信號傳送到地面。地面接收站再把電信號復原繪出各種云層、地表和洋面圖片，進一步處理后就可以發現天氣變化的趨勢。世界上第一顆氣象衛星于1960年4月1日發射成功氣象衛星氣象衛星是攜帶各種大氣遙感探測儀器，從空間對地球及其90氣象衛星主要觀測內容①衛星云圖的拍攝。②云頂溫度、云頂狀況、云量和云內凝結物相位的觀測③陸地表面狀況的觀測，如冰雪和風沙，以及海洋表面狀況的觀測，如海洋表面溫度、海冰和洋流等。④大氣中水汽總量、濕度分布、降水區和降水量的分布⑤大氣中臭氧的含量及其分布。⑥太陽的入射輻射、地氣體系對太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射。⑦空間環境狀況的監測，如太陽發射的質子、a粒子和電子的通量密度。

氣象衛星主要觀測內容①衛星云圖的拍攝。91氣象衛星的應用領域衛星云圖的出現，擴大了我們的視野。通過衛星的監測，能在短時間內獲得海洋以及其它資料稀少地區的氣象信息。氣象衛星具有視野開闊、觀測范圍廣、觀測時次多等優點，在識別與跟蹤中尺度天氣系統方面特別有用。

衛星云圖成為監視臺風和預報臺風移動路徑的十分有效的工具，特別是臺風定位已經離不開衛星云圖在全球變化的研究中，可以監測植被的覆蓋情況、地殼構造的變化、地形下沉、火山噴發、海洋環流異常與ElNino事件等，亦可以監測大氣中的臭氧以及大氣環境的變化。衛星資料應用還發展到農業、森林火災、洪水災情、環境監測等領域。氣象衛星的應用領域衛星云圖的出現，擴大了我們的視野。通過92氣象衛星的種類及特點

（1）近極地太陽同步軌道衛星（又稱極軌氣象衛星）：極軌氣象衛星的軌道平面和太陽光線始終保持固定的交角。衛星的軌道接近圓形，飛行高度約為600～1500公里，衛星傾角（軌道平面和地球的赤道平面的夾角）約為81°～103°，這種衛星每天差不多在固定的時間經過同一地區兩次。每隔12小時左右可以獲得一次全球的氣象資料。美國、中國、印度和俄羅斯擁有極軌氣象衛星氣象衛星的種類及特點（1）近極地太陽同步軌道衛星（又稱極軌93

太陽同步軌道衛星的優缺點： 優點： （1）軌道近似圓形，軌道預告、接收和資料定位方便 （2）有利于資料處理和使用； （3）全球觀測； （4）在觀測時有合適的照明，可以得到較充分的太陽能 缺點： （1）對同一地點觀測的時間間隔太長； （2）不利對中小尺度天氣系統的監測； （3）相鄰兩條軌道的觀測資料不是同一時刻，利用不利 太陽同步軌道衛星的優缺點：94（2）地球同步氣象衛星，又稱靜止氣象衛星地球同步氣象衛星的運行高度約為35800公里,其軌道平面和地球的赤道平面重合，運行周期和地球自轉周期相等。從地球上看,衛星靜止在赤道某經度上空,所以又稱為靜止衛星。靜止衛星的有效觀測視野為南緯50°至北緯50°，經度跨距約100°的近圓形范圍。這種衛星在不到30分鐘的時間內就可對其視野范圍內的大氣進行一次觀測。所以地球同步衛星有利于監視變化快和生命史短的天氣系統，如臺風、強風暴（見雷暴）等。（2）地球同步氣象衛星，又稱靜止氣象衛星95

地球同步軌道衛星的優缺點優點： （1）高度高，視野廣； （2）對同一地區連續觀測； （3）監視中小尺度天氣系統； （4）圓軌道，定位、處理、接收方便。缺點： （1）不能觀測兩極； （2）高度高，精度難提高。如果把這兩種衛星配合起來，互相補充，就可以組成比較完善的全球空間氣象觀測系統。 地球同步軌道衛星的優缺點96目前，日本GMS系列靜止氣象衛星、俄羅斯的GOMES衛星、歐盟METEOSAT-3衛星、印度的INSAT以及美國的兩顆靜止衛星(GOES-E和GOES-W)共6顆衛星組成了地球靜止氣象衛星監測網。它們分別位于全球赤道東經140度、東經76度、西經75度、東經74度、西經75度、西經135度上空。另外，還有三顆極軌衛星(2顆美國NOAA衛星，1顆俄羅斯METEO衛星)，這些衛星每天實時監視大氣天氣系統的運動和變化。全球氣象衛星觀測系統目前，日本GMS系列靜止氣象衛星、俄羅斯的GOMES衛星、歐97中國也先后成功地發射了6顆氣象衛星（3顆風云－1和3顆風云－2）。依靠這些衛星，中國建立了自己的衛星天氣預報和監測系統。風云－1是一種極地軌道氣象衛星。星上裝有若干個高分辨率掃描輻射計。包括4個可見頻道和1個紅外頻道。風云－2是一種靜止氣象衛星。星上裝有多頻道掃描輻射計。包括1個可見波段、1個紅外波段和1個水汽波段。載荷包括S頻段傳輸和云圖預報轉發器，UFH/S頻段數據采集轉發器和空間環境監測設備。中國也先后成功地發射了6顆氣象衛星（3顆風云－1和3顆風云－98 全球氣象衛星觀測系統

全球氣象衛星觀測系統

99第二節衛星探測基本原理及圖像類別衛星圖像類別可見光圖像探測原理及其特征紅外圖像探測原理及其特征水汽圖像探測原理及其特征第二節衛星探測基本原理及圖像類別衛星圖像類別100衛星圖像類別

目前在業務上常用以下幾種圖像產品：可見光圖像（VIS），它是可見光和近紅外波段太陽光反射輻射的圖像（波長0.4－1.1μm）；紅外圖像（IR），它是地氣系統在熱紅外波段發射的圖像（波長10－12μm）；水汽圖像（WV），它是水汽發射輻射的圖像（波長6－7μm）；以及通道3圖像（3.7μm），它是太陽和地氣系統重疊區輻射的圖像，有時稱這一波段為近紅外衛星圖像類別目前在業務上常用以下幾種圖像產品：101可見光圖像探測原理及其特征

衛星在可見光譜段測量來自地面、云面反射的太陽輻射，并將衛星接收的這種輻射轉換為圖象稱為可見光云圖。衛星在可見光譜段選用的波長間隔有：0.52～0.75μm和0.58～0.68μm?？梢姽鈭D像測量的是反射的太陽光，當它用黑白方式顯示時，較黑的色調代表低的亮度（即低的反射輻射強度）；較亮的色調代表高的亮度。衛星在可見光波段接收輻射與物體的反照率和太陽的天頂角有關，若太陽天頂角越小，物體的反照率越大，則衛星接收到的輻射越大，反之則越小?？梢姽鈭D像探測原理及其特征衛星在可見光譜段測量來自地面、云102在可見光云圖上，物體反照率越大，色調越白；反照率越小，色調越暗。通常云層越厚，反照率越大，色調也越白。而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表現為黑色；陸地反照率比海洋略大，表現為灰色；而潮濕或森林覆蓋的地區表現為灰暗的色調。在電視顯示的衛星云圖上，地表和海洋常用綠色和藍色表示?？梢姽庠茍D是窗區圖像。（有一些光譜區域，在那里所有的氣體的吸收都很弱，大氣幾乎是透明的，我們稱這些區域為“窗區”。）可見光云圖只有白天才有。在可見光云圖上，物體反照率越大，色調越白；反照率越小，色調越103紅外云圖與可見光云圖的比較可見光云圖黑I深灰灰淡灰白宇宙空間消失中的卷云砧密卷云、卷層云、高山積雪卷云砧，極地冰雪白高層云（?。├w維狀卷云高層云（厚）濃積云淡灰高山森林西藏高原纖維狀卷云晴天積云卷層云（?。釉疲ê瘢╈F（厚）灰冷海洋晴天積云沙漠（夜間）層積云深灰暖海洋沙漠（白）黑紅外云圖紅外云圖與可見光云圖的比較可見光云104

紅外圖像IR探測原理及其特征衛星在10.5～12.5微米通道測量來自地表和云面發射的紅外輻射，并將這種輻射以圖象表示就是紅外云圖。紅外云圖上的色調決定于物體自身的溫度.物體溫度越高，發射的輻射越大，色調越暗;反之,越白.紅外云圖是一張溫度分布圖。由于大氣有吸收及物體發射率不完全為1，衛星接收到的紅外輻射要比實際表面溫度發射的黑體輻射要小，故嚴格地說，紅外云圖是一張亮度溫度分布圖。

紅外圖像IR探測原理及其特征衛星在10.5～12.5微米通105在紅外云圖上云頂高而厚的云，其溫度低呈白的色調。低云的云頂溫度較高，呈現較暗的色調，與地面相近。由于各類云的云頂溫度的差異較大，故在紅外云圖上可以識別各種高度的云。此外，地表的溫度隨季節、緯度、海陸分布及其本身的熱慣量而不同，所以在紅外云圖上的色調亦不同。在電視顯示的紅外云圖上，地表以綠色表示，以與云相區分開。紅外云圖也是窗區圖像。在紅外云圖上云頂高而厚的云，其溫度低呈白的色調。低云的云頂溫106水汽圖像探測原理及其特征衛星選用6.7μm水汽吸收譜段接收大氣中水汽發射的輻射，并以圖像表示便得到水汽云圖。衛星接收到的輻射主要決定于水汽含量。大氣中水汽含量越多，發射的輻射越?。凰吭缴伲髿獾蛯拥妮椛湓娇梢酝高^水汽層到達衛星，則衛星接收的輻射越大。與窗區紅外圖像一樣，在水汽圖像上亮溫越低，色調越白，表示水汽越多；亮溫越高，色調越黑，表示水汽越少。水汽圖像探測原理及其特征衛星選用6.7μm水汽吸收譜段接收大107水汽圖像也是紅外波段的圖像，但它是吸收帶波段的圖像。在6.7μm這一波段，水汽一面接收來自下面的輻射，又以自身較低的溫度發射紅外輻射。在一般的潮濕大氣中，衛星所接收到的大部分水汽通道（6.7μm）輻射來自于300－600hpa氣層中。但在干燥大氣中，有些輻射也許會來自低達800hpa的大氣低層。故水汽圖像不能提供大氣整層水汽含量的信息，只能探測到對流層中上層的水汽，700hpa以下的水汽是看不到的水汽圖像也是紅外波段的圖像，但它是吸收帶波段的圖像。108第三節衛星圖像的識別衛星云圖上識別云的判據

衛星云圖上常見的天氣尺度云系一些重要天氣系統的云型特征

第三節衛星圖像的識別衛星云圖上識別云的判據109衛星云圖上識別云的判據在衛星云圖上識別云的判據主要有六個：（1）結構型式：是指不同明暗程度物象點的分布式樣，如帶狀、渦旋狀、細胞狀和波狀等。（2）范圍大?。菏侵冈葡档姆植汲叨龋稍葡党叨瓤梢酝茢嘈纬稍频奈锢磉^程，尺度小的云系常與中小尺度天氣系統相關；尺度大的則與大尺度的天氣系統聯系。（3）邊界形狀：不同類型的云，邊界不盡相同。云的邊界形狀有直線的、圓形的、環形的、氣旋性彎曲的、反氣旋性彎曲的等。衛星云圖上識別云的判據在衛星云圖上識別云的判據主要110（4）色調：是指物象的亮度。可見光云圖上云的色調與云厚、云面光滑程度和云的成分有關。紅外云圖上則與云頂溫度相關。水汽圖像上色調則取決于水汽含量。（5）暗影：是指在可見光云圖上，在一定太陽高度角下，高的云在低的目標物上的投影。（6）紋理：用來表示云頂表面粗糙程度的。如層云（霧）云頂表面均勻、光滑；而積云濃積云表面多起伏、不均勻。卷云的紋理呈纖維狀。（4）色調：是指物象的亮度?？梢姽庠茍D上云的色調與云厚、云111衛星云圖上常見的天氣尺度云系帶狀云系：指長寬之比至少為4：1的連續云區，它由多層云系組成。寬度大于1緯距的稱云帶，小于1緯距的為云線。急流、鋒面、赤道輻合帶都表現為帶狀云系。

渦旋云系：指一條或幾條云帶按螺旋狀旋向一個共同的中心，這種云系與大尺度渦旋相聯系。一條發展完好的溫帶螺旋型云帶常常與一條鋒面相聯系。臺風、熱帶低壓、高空冷渦都表現為渦旋云系。

衛星云圖上常見的天氣尺度云系帶狀云系：指長寬之比至少為112冷鋒云帶冷鋒云帶113衛星圖像產品的識別與應用課件114細胞狀云系：冷空氣到達暖而濕的表面，受下墊面的加熱產生對流，形成細胞狀結構的對流云系。細胞的直徑僅幾十公里，它分為開口和閉合兩種。開口細胞狀云系中間無云，四周有云，呈指環狀或U字形，主要為濃積云，一般出現于低壓周圍的氣旋性環流內。閉合細胞狀云系中間有云，四周無云，呈球狀，主要是層積云，一般出現在高壓東南象限內。細胞狀云系：冷空氣到達暖而濕的表面，受下墊面的加熱產生115細胞狀云系細胞狀云系116云團：云團是產生暴雨和強對流天氣的一種重要的中尺度系統。云團是由多個大小不等的積雨云單體或積狀云與層狀云混合體組成，它們頂部的卷云粘連成一片，表現為密實的白色云區。其尺度相差很大，小的不到一個緯距，大的可達7個緯距以上。許多熱帶系統都與它有關，它占熱帶地區面積的20%。云團：云團是產生暴雨和強對流天氣的一種重要的中尺度系統。云團117衛星圖像產品的識別與應用課件118衛星圖像產品的識別與應用課件119斜壓葉狀云系：一種與高空槽前斜壓區相聯系，狀如植物葉子的云系，這種云系與西風帶中的鋒生區或氣旋生成有關，在紅外云圖上表現最清楚。斜壓葉云系表現為一條較寬的云帶，它的后（北）邊界光滑整齊，呈現“S”形，其T處向北凸起，呈反氣旋彎曲，“S”處向南凹，呈氣旋性彎曲；斜壓葉云系西界W處有“V”字型缺口，這種缺口是由于西北急流侵入云系的西邊界形成的。斜壓葉云系的東半部主要以卷云為主，越往西云頂高度降低，色調變暗。在云區西端的“V”字缺口北側以中低云為主，南側以低云為主。

斜壓葉狀云系：一種與高空槽前斜壓區相聯系，狀如植物葉子的云系120衛星圖像產品的識別與應用課件121逗點云系：一種形如標點符號中“，”的云系，它是渦旋云系的一種。它的形成可以解釋為大氣閉合環流迭加于一云區，由于閉合環流的作用，在環流中心之南（晴空區）偏西氣流侵入云區，而在環流中心以北，云隨氣流由云區向西平流，最后形成逗點狀云系，這時低壓中心與最大正渦度中心重合。如果逗點云系是移動的，則云系發生變形，渦度中心偏于低壓中心的前方。（動畫演示）逗點云系常出現在等渦度線與等高線相交的正渦度平流區域內，所以也稱為正渦度平流云系。逗點云系：一種形如標點符號中“，”的云系，它是渦旋云系的一122逗點云系形成和發展演變模型圖逗點云系形成和發展演變模型圖123初生的逗點云系（圖示），由“S”形的后邊界、頭部、尾部和干舌區組成。成熟的逗點云系（圖示），表現成一個大尺度的逗點云，由斜壓葉云系、渦度逗點云和變形云帶三部分組成兩種主要逗點云系模型圖初生的逗點云系（圖示），由“S”形的后邊界、頭部、尾部和干舌124一些重要天氣系統的云型特征冷鋒云系：冷鋒云系表現為長達千余公里，氣旋性彎曲的云帶，它常與渦旋云系連結。其分為活躍和不活躍兩類：活躍冷鋒位于500hPa槽前，走向與對流層中層氣流一致，云系連續稠密，由多層云組成；不活躍冷鋒位于500hPa槽后，云帶與高空氣流垂直，云系斷裂不完整，以中低云系為主。冷鋒云系的長度和寬度相差很大，這決定大氣運動尺度、鋒面坡度和水汽條件。一些重要天氣系統的云型特征冷鋒云系：冷鋒云系表現為長達千余125衛星圖像產品的識別與應用課件126暖鋒云系：表現為3百到5百公里寬，幾百公里長，長寬之比很小，向冷空氣一側凸起的卷云覆蓋區，云系以多層云為主，卷云下還有大量的中低云，色調明亮。靜止鋒云系：表現為一條沒有氣旋性或反氣旋性曲率的寬云帶。邊界不規則，云區內云的分布不均勻，有時開裂；有時稠密。錮囚鋒云系：表現為一條寬幾百公里較白亮的螺旋云帶，其中心與氣旋環流中心相重合。由于云帶后部冷空氣侵入，其后界整齊光滑，并伴有干舌（無云區或少云區），云帶的前邊界參差不齊。暖鋒云系：表現為3百到5百公里寬，幾百公里長，長寬之比很小，127高空槽云系：中高云，帶、盾、片狀，槽線在云區后界，脊在前界高空槽云系：中高云，帶、盾、片狀，槽線在云區后界，脊在前界128溫帶氣旋云系：完整的溫帶氣旋伴有冷、暖、錮囚鋒云帶，具有三種鋒面的共有特征。

（1）波動階段：鋒面云帶變寬，向冷區凸起，色調變白，中高云加多。（2）發展階段：鋒面云帶隆起部分更明顯，中高云后界開始向云內凹。（3）成熟階段：云系后部有明顯干舌，螺旋結構明顯，云帶伸至渦旋中心。（4）錮囚階段：干舌伸到氣旋中心，螺旋云帶圍繞中心旋轉一周以上，高低空環流中心與云系渦旋中心重合。溫帶氣旋云系：完整的溫帶氣旋伴有冷、暖、錮囚鋒云帶，具有三種129衛星圖像產品的識別與應用課件130完整的溫帶氣旋云系

冷暖鋒錮囚鋒鋒完整的溫帶氣旋云系冷暖鋒錮囚131高空冷渦云系：圓形、逗點狀或半月形云區，云系分布不均，渦區及其附近常有造成強對流天氣的對流云發展高空冷渦云系：圓形、逗點狀或半月形云區，云系分布不均，渦區132急流云系：表現為左界光滑整齊，與急流軸平行的卷云區。急流呈反氣旋彎曲時，云系稠密，急流呈氣旋性彎曲處云系稀少或無云。在可見光云圖上，急流云系左界有明顯的陰影，而且暗影呈現反氣旋彎曲的線狀。急流云系：表現為左界光滑整齊，與急流軸平行的卷云區。急流呈反133臺風云系：在衛星云圖上，臺風由臺風眼、中心稠密云區和螺旋云帶組成。臺風眼分成大眼、小眼、圓眼和不規則形狀眼，它可以位于臺風云區中心，也可位于臺風云區邊緣。中心稠密云區邊界越光滑，云型越圓，尺度越大，越稠密，臺風強度越大。臺風云帶越寬，環繞臺風中心的圈數越多，強度越大。臺風云系：在衛星云圖上，臺風由臺風眼、中心稠密云區和螺旋云帶134衛星圖像產品的識別與應用課件135 切變線云系：呈帶狀，為中低云、積云江淮切變線云系 切變線云系：呈帶狀，為中低云、積云江淮切變線云系136熱帶輻合帶云系（ITCZ）在衛星云圖上的低緯地區，在熱帶輻合帶（ITCZ）的位置上表現為一條東西走向的云帶，其上有強烈的積雨云活動。

有時云帶很窄（只有2－3個緯距），但云區連續且長達數千千米；有時它的云帶斷裂成為一個個大云團，其直徑可達5－10個緯距，其中有些表現為渦旋云系。這種擾動云系一般自東向西移動，西太平洋上的大多數臺風就是由它們發展起來的。ITCZ包括季風槽和信風槽兩種。季風槽由西南季風和偏東信風匯合而成，槽中風速小，擾動較為活躍，

信風槽是由東北信風和東南信風匯合而成，表現為一條輻合漸近線云帶，內嵌的擾動不太活躍

熱帶輻合帶云系（ITCZ）137熱帶輻合帶云系熱帶輻合帶云系138東風波云系：常表現為倒V形、逗點狀渦旋、積云團。夏季在西北太平洋上，當副熱帶高壓脊線位于30°N－35°N時，在其南側的東風氣流中，有時可以看到東風波云系。它通常向西南方向進入我國南海東北部，有時影響我國閩南和廣東沿海，造成暴雨或大暴雨天氣。較強的東風波具有較為完整的螺旋云系，而弱的東風波則表現為一團小范圍的云區。東風波云系：常表現為倒V形、逗點狀渦旋、積云團。139第四節衛星圖像產品的應用估計熱帶氣旋的強度和移動對流天氣分析估計降水量第四節衛星圖像產品的應用估計熱帶氣旋的強度和移動140思路：設想熱帶氣旋中心眼區的有、無，眼區范圍大小、形狀、眼區溫度；中心稠密云區范圍大小，云頂溫度；螺旋云帶有無、多少，云帶頂溫度；螺旋云帶環繞中心稠密云區的程度能表示熱帶氣旋發展的強度，利用歷史資料分析，統計給出各種不同云系特征定量指數，再用歷史資料建立計算TS指數與熱帶氣旋強度之間的統計方程和查算表估計熱帶氣旋強度。

熱帶氣旋強度估計思路：設想熱帶氣旋中心眼區的有、無，眼區范圍大小、形狀、眼區141熱帶氣旋強度估計方法方法：TS=TA+TB+TC+TD

TA：

熱帶氣旋環流中心（CSC）指數TB：熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）指數TC：環繞熱帶氣旋的螺旋云帶指數TD：熱帶氣旋云帶環繞環流中心緊密度指數熱帶氣旋強度估計方法方法：TS=TA+TB+TC142①熱帶氣旋環流中心（CSC）特征指數TA的計算

TA=TA1+

TA2

當熱帶氣旋沒有眼時利用熱帶氣旋環流中心相對熱帶氣旋中心稠密云區的位置計算TA，即TA=TA1；有眼時，計算眼的指數TA=

TA2，TA2=TA2S+

TA2D+

TA2T，式中TA2S是眼的形狀指數，TA2D是眼的大小指數，TA2T是眼區溫度指數。

CSC相對于強對流稠密云區的位置指數TA1CSC在強對流稠密云區之外1.0CSC在強對流稠密云區邊沿1.5CSC在強對流稠密云區之內（距云區邊沿1.0緯距）2.8CSC在強對流稠密云區之內（距云區邊沿1.0緯距）4.0CSC在強對流稠密云區中心4.5表7-1熱帶氣旋環流中心特征指數TA1①熱帶氣旋環流中心（CSC）特征指數TA的計算143表7-2熱帶氣旋眼特征指數TA2眼形狀指數TA2S眼區直徑（latNo）指數TA2D眼區溫度（c）指數TA2T螺旋眼3.00.0—0.31.0>202.2不規則3.50.4—0.70.520—122.0圓眼4.0>0.70.211—51.8TA2=TA2S+

TA2D+

TA2T4—-321.5-33—-451.0-45—-560.7-57—-740.4表7-2熱帶氣旋眼特征指數TA2眼形狀指數TA2S眼區直144②熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）特征指數TB的計算

TB=TB1+

TB2式中TB1是CDO云區云頂的最低溫度指數，TB2是CDO云區面積指數。當熱帶氣旋沒有中心稠密云區時，TB=0。表7-3熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）特征指數TB

CDO云頂的最低溫度（c）指數TB1CDO的面積（latNo）面積TB2-45—-561.01—50.5-57—-731.56—100.8-74—-802.011—151.2-812.516—201.5

TB=TB1+

TB2>202.0②熱帶氣旋中心稠密云區（CDO）特征指數TB的計算表7-3145③熱帶氣旋螺旋云帶特征指數TB的計算

TC=TC1+

TC2式中TC1是螺旋云帶云頂的最低溫度指數，TB2是螺旋云帶數指數。

表7-4熱帶氣旋螺旋云帶特征指數TB螺旋云帶云頂的最低溫度（c）指數TC1螺旋云帶數（圈）指數TB2-33—-451.011.0-45—-561.521.5-57—-732.032.0-74—-802.542.5-813.0環流中心有強對流稠密云帶3.5TC=TC1+

TC2③熱帶氣旋螺旋云帶特征指數TB的計算表7-4熱帶氣旋螺146⑤計算總TS指數和估計熱帶氣旋強度求TS=TA+

TB+

TC+

TD，根據歷史資料建立計算TS指數與熱帶氣旋強度之間的統計方程和查算表：

VMAX=-36.1002+6.0558TS④熱帶氣旋云帶環繞環流中心緊密度特征指數TD的計算

TD是熱帶氣旋云帶環繞環流中心結構的指數表7-5熱帶氣旋緊密度特征指數TD螺旋云帶數（圈）0.51.01.52.02.53.0指數TD0.51.01.52.02.53.0⑤計算總TS指數和估計熱帶氣旋強度④熱帶氣旋云帶環繞環流147表7-6最大風速與最低海平面氣壓的關系最大風速（m/s）

最低海海平面氣壓（hpa）（0—14N）

最低海海平面氣壓（hpa）(15—25N)最低海海平面氣壓（hpa）(25

N）151000100099920995994993259889879863098198097935974972970409659639614595795495150947944940559379339296092792291765916911904709058998917589388697780881873863858698608499085684683395842831818100829817802表7-6最大風速與最低海平面氣壓的關系最大風速（m/s148一般來說：熱帶氣旋環流中心越靠近強對流稠密云區中心；眼區形狀呈圓形，眼區直徑越小；眼區溫度越高；熱帶氣旋中心稠密云區云頂的溫度越低，面積越大；螺旋云帶云頂的溫度越低，圈數越多；熱帶氣旋云帶環繞環流中心圈數越多，結構越緊密，則熱帶氣旋的強度越大。一般來說：熱帶氣旋環流中心越靠近強對流稠密云區中心；眼區形狀149

1、西行類

2、西北行

3、北上類

4、東北類

熱帶氣旋移動估計熱帶氣旋的移動受到