衛(wèi)星氣象學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、氣象衛(wèi)星遙感的意義和內(nèi)容二十世紀(jì)50年代，科學(xué)技術(shù)的兩大突出進(jìn)展： 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，大大地加快了科學(xué)進(jìn)程。 空間科學(xué)技術(shù)，出現(xiàn)了人造衛(wèi)星，人類向宇宙空間進(jìn)軍，并廣泛應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)、海洋、農(nóng)業(yè)、軍事和通信等領(lǐng)域。1960年4月1日，TIROS衛(wèi)星升空，開創(chuàng)了人造衛(wèi)星應(yīng)用于氣象的新紀(jì)元。氣象衛(wèi)星: 人造星體，在宇宙空間、確定的軌道上飛行，攜帶著各種氣象探測儀器，以對地球及其大氣和海洋進(jìn)行氣象觀測為目的，測量諸如溫度、濕度、風(fēng)、云、輻射等氣象要素和降雨、冰雹、臺(tái)風(fēng)、雷電等天氣現(xiàn)象。儀器越來越先進(jìn)，精度越來越高。氣象觀測為什么需要衛(wèi)星?1.觀測范圍廣一顆極軌氣象衛(wèi)星每12小時(shí)左右就能對全球

2、大氣觀測一遍，一條軌道在地面的掃描條帶寬達(dá)2800公里左右。一顆靜止氣象衛(wèi)星能獲得地球上近一億平方公里的氣象資料，能觀測到臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)的全貌和全過程。2.觀測次數(shù)多、時(shí)效快靜止氣象衛(wèi)星一般每20分鐘左右即可獲得一次觀測資料，還可用更短的時(shí)間間隔（515分鐘）取得較小范圍的觀測資料，對于監(jiān)視災(zāi)害性天氣系統(tǒng)特別有利。極軌道氣象衛(wèi)星在經(jīng)過地面臺(tái)站上空10多分鐘內(nèi)，可獲得1000多萬平方公里的資料。3.不受自然條件和國界的限制衛(wèi)星氣象觀測能覆蓋海洋、沙漠、高原等人煙稀少地區(qū)，填補(bǔ)這一些地區(qū)的氣象觀測資料的空白。衛(wèi)星觀測與地面觀測站互補(bǔ)衛(wèi)星觀測與海洋觀測站互補(bǔ)氣象衛(wèi)星觀測的特點(diǎn)空間固定軌道上運(yùn)行自上而下進(jìn)行

3、觀測全球和大范圍的觀測使用遙感探測技術(shù)提供豐富的觀測資料，受益面廣（氣象+其他領(lǐng)域）遙感的概念氣象衛(wèi)星基礎(chǔ)在一定距離之外，不直接接觸被測物體和有關(guān)物理現(xiàn)象，通過探測器接收來自被測目標(biāo)物發(fā)射或反射的電磁輻射信息，并對其處理、分類和識(shí)別的一種技術(shù)。利用衛(wèi)星這一個(gè)運(yùn)載工具進(jìn)行遙感探測稱做衛(wèi)星遙感。而得用氣象衛(wèi)星對大氣進(jìn)行遙感探測稱做氣象衛(wèi)星遙感，亦稱衛(wèi)星大氣遙感。靜止氣象衛(wèi)星優(yōu)點(diǎn)相對于地球靜止，一顆衛(wèi)星觀測面積1/4地球，是監(jiān)測中小尺度災(zāi)害天氣和其他快速發(fā)展的災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和消亡過程、追蹤位置和運(yùn)動(dòng)方向，開展臨近預(yù)警預(yù)報(bào)必不可少的觀測工具，如: 臺(tái)風(fēng)、熱帶氣旋、強(qiáng)暴雨系統(tǒng)等 森林、草原大火 沙

4、塵暴 火山爆發(fā)等靜止氣象衛(wèi)星劣勢軌道高，儀器制造困難，可見光和紅外遙感的空間分辨率提高困難；軌道高，難以實(shí)現(xiàn)微波遙感，全天候探測困難；一顆衛(wèi)星不能進(jìn)行全球觀測；高緯度觀測分辨率降低，不能觀測兩極。極軌衛(wèi)星觀測特點(diǎn)1.極軌氣象衛(wèi)星軌道進(jìn)度和較低的軌道高度使得它可以進(jìn)行高分辨率全球觀測、地表自然災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測；2.極軌衛(wèi)星的全球大氣三維要素場的垂直探測，可以為提高長期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)精度提供高價(jià)值數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。缺點(diǎn)：不能達(dá)到高頻次觀測能力。氣象衛(wèi)星資料應(yīng)用的效果 增加了氣象資料的內(nèi)容和范圍 監(jiān)視暴雨和強(qiáng)雷暴天氣 監(jiān)視海洋上的天氣系統(tǒng) 加深了對天氣系統(tǒng)的理解 改進(jìn)了長期天氣預(yù)報(bào) 為海上活動(dòng)提供指導(dǎo) 提

5、供農(nóng)業(yè)氣象資料 應(yīng)用于軍事氣象 收集和轉(zhuǎn)發(fā)各種氣象資料 空間環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律假定：(1)地球，理想球體，均質(zhì)，質(zhì)心在地心；(2)衛(wèi)星質(zhì)量衛(wèi)星本身尺度，質(zhì)點(diǎn)；(4)忽略其它因素對衛(wèi)星的作用力。根據(jù)理論力學(xué)，衛(wèi)星在地球引力（有心力）作用下的運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。該平面稱為軌道面，軌道面過地心。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)三定律（開普勒運(yùn)動(dòng)定律）衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一圓錐截線（圓、橢圓、拋物線、雙曲線），地球位于其中的一個(gè)焦點(diǎn)上。衛(wèi)星的矢徑在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等（即面積速度為常數(shù)）。衛(wèi)星飛行速度V2 = （2/r 1/a）第一宇宙速度衛(wèi)星在地心引力下作圓周運(yùn)動(dòng)：V1=7.912km/s第二宇宙速度當(dāng)衛(wèi)星飛行速度進(jìn)一步增

6、加，離心力加大到使衛(wèi)星脫離地球引力場，即a，衛(wèi)星就演變?yōu)樘栃行?，而軌道成為拋物線形。由活力公式得：V 2=11.2Km/s第三宇宙速度若衛(wèi)星飛行速度進(jìn)一步加大，衛(wèi)星的離心力進(jìn)一步增大到大于太陽引力，則衛(wèi)星脫離太陽的引力場進(jìn)入銀河系。V3 =16.7Km/s在地球坐標(biāo)系中升交點(diǎn)與降交點(diǎn)衛(wèi)星由南半球飛往北半球那一段軌道稱為軌道的升段；衛(wèi)星由北半球飛往南半球那一段軌道稱為軌道的降段；把軌道的升段與赤道平面的交點(diǎn)稱升交點(diǎn)。軌道的降段與赤道平面的交點(diǎn)稱降交點(diǎn)。軌道傾角(i)：指赤道平面與軌道平面間的（升段）夾角。周期(T) ：指衛(wèi)星繞地球運(yùn)行一周的時(shí)間；截距(L) ：連續(xù)兩次升交點(diǎn)之間的經(jīng)度數(shù)。L=T

7、*15度/小時(shí)。星下點(diǎn)：衛(wèi)星與地球中心連線在地球表面的交點(diǎn)稱為星下點(diǎn)。軌道數(shù)：指衛(wèi)星從一升交點(diǎn)開始到下一個(gè)升交點(diǎn)為止環(huán)繞地球運(yùn)行一圈的軌道序數(shù)。什么是近極地太陽同步衛(wèi)星軌道衛(wèi)星軌道面與太陽的相對取向保持不變，即，每天過升交點(diǎn)的局地時(shí)間相同。近極地太陽同步衛(wèi)星軌道的實(shí)現(xiàn)1.衛(wèi)星軌道平面隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)的平動(dòng)一年內(nèi)衛(wèi)星軌道平面相對于太陽發(fā)生順時(shí)針360的轉(zhuǎn)動(dòng)！平均每天變化為：360/365天=+0.985/天2.衛(wèi)星軌道平面因地球橢形而進(jìn)動(dòng)圓形軌道進(jìn)動(dòng)率：=10 cosi *(R/（R+H）3.5i0,進(jìn)動(dòng)自東向西；i90, 90,實(shí)現(xiàn)=-0.985/天來抵消軌道面的相對運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)近極地太陽

8、同步衛(wèi)星軌道。如，H=830km, i=98.7,即可實(shí)現(xiàn)。=10*COS(RADIANS(98.7)*(6370/(6370+830)3.5 = -0.985太陽同步軌道的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）軌道為圓形，軌道預(yù)告、接收和資料定位方便；（2）可實(shí)現(xiàn)包含極地的全球觀測；（3）在觀測時(shí)有合適的太陽照明，有利于資料處理和使用；（4）儀器可以得到充分的太陽能供給。缺點(diǎn)：（1）對中低緯度同一地點(diǎn)觀測的時(shí)間間隔太長（相對于GEO)，不利對中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測；（2）相臨兩條軌道的觀測資料時(shí)間差達(dá)100多分鐘，拼圖不利。地球同步/靜止衛(wèi)星軌道（GEO) 衛(wèi)星相對于地球而言是靜止的（沒有任何方向上的運(yùn)動(dòng)）。地球

9、同步衛(wèi)星軌道的實(shí)現(xiàn) 軌道傾角i=0，地球赤道平面與衛(wèi)星軌道平面重合； 衛(wèi)星運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同； 軌道偏心率e=0，即軌道是圓形； 衛(wèi)星運(yùn)行周期T=23小時(shí)56分04秒，和地球自轉(zhuǎn)周期一致。H=（/42）T21/3-R = 35860（Km）V= /（R+H）1/2=3.07（千米/秒）地球同步衛(wèi)星軌道的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）高度高，視野廣；（2）對同一地區(qū)連續(xù)觀測；（3）監(jiān)視中小尺度天氣系統(tǒng)；（4）圓軌道，定位、處理、接收方便。缺點(diǎn)：（1）不能觀測兩極；（2）高度高，精度難提高。自然界一切物體都時(shí)刻不停地以電磁波的形式向四周傳遞能量，同時(shí)也接收外界投射來的電磁波，這種能量傳遞的方式稱為輻射

10、。以這種方式傳遞的能量，稱為輻射能。 r 射線： 波長10-11 -10-4nm，產(chǎn)生：放射性元素蛻變；特征：具有很高的能量，幾兆電子伏特。 x 射線： 波長10-5 -0.0045m，產(chǎn)生：原子內(nèi)部的電子從激發(fā)態(tài)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)；特征：波長短，頻率高能穿透密度很大的物質(zhì)。 紫外線：波長10-5-0.35 m，產(chǎn)生：原子和分子內(nèi)部的電子狀態(tài)改變；特征：頻率較高，各種物質(zhì)對短的紫外線有吸收?？梢姽猓翰ㄩL0.35 -0.76 m，產(chǎn)生：原子內(nèi)部的電子狀態(tài)；特征： 對人眼有特殊的刺激。 紅外線：波長0.76 -1000 m，產(chǎn)生：分子、原子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；特征：與溫度有關(guān)。微波：波長：1mm1m。大于30厘米

11、的波稱無線電波。產(chǎn)生：內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的。輻射能Q：焦耳、熱力學(xué)卡（1k=4.1840J）； 輻射功率（或Radiant Flux 輻射通量W）：單位時(shí)間內(nèi)通過任意表面的輻射能量，單位J/s。輻射強(qiáng)度I：點(diǎn)輻射源在某方向上單位立體角內(nèi)傳送的輻射通量。輻射通量密度E (Radiant Flux Density)單位時(shí)間通過單位面積的輻射能，單位為W/m2。輻亮度L (Radiance)：單位立體角、單位時(shí)間、單位面積所通過的輻射能量，單位為Wm-2sr-1 .輻照度（E）：指投射到一表面上的輻射能量密度。出射度（M）：指輻射體表面發(fā)射出的輻射通量密度。輻射源點(diǎn)輻射源：點(diǎn)源的輻照度（或輻射通量密

12、度）將隨r 2減小。平行輻射：光源足夠遠(yuǎn)，輻射傳輸方向相互平行；在不考慮吸收散射等因素時(shí)，平行光的輻射通量密度應(yīng)當(dāng)是常數(shù)，如太陽輻射。面輻射源：特點(diǎn)是它可以向2立體角中發(fā)射輻射能。對平面平行大氣，水平方向的輻射分量都是相同的，它們對局地能量平衡不起作用。因此只關(guān)心垂直方向的輻射通量密度。余弦輻射體或Lambert光源輻射強(qiáng)度不隨方向變化的面輻射源輻射的物理規(guī)律吸收率、反射率和透射率對單色輻射，稱為單色吸收率、反射率和透射率，分別記為Al , Rl , l各種物體對不同波長的輻射具有不同的吸收率與放射率，構(gòu)成了該物體的吸收光譜或輻射光譜。反照率：反射輻射通量與入射輻射通量之比。絕對黑體：所有波長

13、吸收率均為1，A = 1。單色黑體：某一波長吸收率為1，Al = 1 。灰體：吸收率不隨波長變化，但小于1。黑體：是指某一物體在任何溫度下，對任意方向和任意波長的吸收率或發(fā)射率都等于1。有效溫度（Te）如果溫度為T的物體的出射度為M(T) ，又設(shè)想M(T)為溫度為Te的黑體發(fā)出的，即M(Te)=M(T)，則黑體的溫度Te 稱為該物體的有效溫度。根據(jù)斯蒂芬-波爾茲曼定律得Te = M(T)/1/4色溫度（Tc）:如果物體的輻射光譜分布與溫度為Tc的黑體的輻射光譜分布相同,則稱Tc為該物體的色溫度。亮度溫度（Tb）:在給定波長處，如果物體的輻射亮度L（T）與溫度為Tb的黑體輻射亮度相等，即L（T）

14、=B（Tb）則稱Tb為該物體的亮度溫度。Tb T亮度溫度（Tb）又稱等效黑體溫度或輻射溫度。輻射平衡狀態(tài)（或平衡熱輻射）吸收和發(fā)射輻射能量相等：1）物質(zhì)熱狀況保持不變，可用一確定溫度表示；2）各向同性。基爾霍夫定律在輻射平衡條件下，任何物體的單色輻射通量密度FT與吸收系數(shù)AT成正比關(guān)系，二者比值只是波長和溫度的函數(shù)，與物體性質(zhì)無關(guān)。任何物體的輻出度和它的吸收率之比都等于同一溫度下黑體的輻出度FB。意義：1.將物體的吸收能力和放射能力聯(lián)系起來；2.將各種物質(zhì)的吸收、放射能力與黑體的吸收放射能力聯(lián)系起來。普朗克定律對于絕對黑體物質(zhì)，單色輻射通量密度與發(fā)射物質(zhì)的溫度和輻射波長或頻率的關(guān)系：物理意義：

15、 黑體輻射與物質(zhì)組成無關(guān)； 黑體輻射強(qiáng)度隨溫度增高而增大（Stefan-Boltzmann定律）； 最大強(qiáng)度的波長隨溫度增高而減小（Wien位移定律）。斯蒂芬波爾茲曼定律黑體的積分輻射通量密度與溫度的4次方成正比F = BT = T4維恩位移定律黑體輻射最大單色通量密度與它的溫度成反比maxT = 2897.8 (mK)學(xué)習(xí)、研究輻射的意義輻射能是地面和大氣的基本能量來源，輻射是地氣系統(tǒng)與宇宙空間能量交換的唯一方式。輻射傳輸規(guī)律是大氣遙感的理論基礎(chǔ)。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中需要定量化考察大氣輻射過程。氣候問題輻射強(qiáng)迫。吸收: 投射到介質(zhì)上面的輻射能中的一部分被轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)本身的內(nèi)能或其它形式的能量。大氣吸

16、收光譜H2O吸收約20%的太陽能量幾乎覆蓋長波輻射整個(gè)波段吸收作用主要在對流層，特別是對流層下層。液態(tài)水：吸收帶與氣態(tài)對應(yīng)，波段向長波方向移動(dòng)O2主要在小于0.25m的紫外區(qū)O3 強(qiáng)吸收帶在紫外區(qū)CO2吸收主要分布在大于2m的紅外區(qū)：較強(qiáng)中心為2.7m、4.3m 和15m（最重要）紫外波段：O2、O3把0.29m以下的紫外輻射幾乎全部吸收。可見光波段：只有非常少量的吸收。紅外波段：主要是水汽的吸收，其次是CO2和CH4。14m以外的輻射不能透過大氣傳向外空。大氣窗和大氣吸收帶： 太陽或地球-大氣的輻射在大氣中傳輸時(shí)被大氣中的某種氣體所吸收。吸收隨波長變化很大，對輻射吸收很強(qiáng)的波段就稱為該氣體的

17、吸收帶，吸收很弱或沒有吸收的波段稱為大氣窗，812m大氣的吸收很弱光學(xué)厚度：沿輻射傳輸路徑，單位截面上所有吸收和散射物質(zhì)產(chǎn)生的總削弱。光學(xué)質(zhì)量：輻射束沿傳輸路徑在單位截面上所通過的吸收或散射氣體的質(zhì)量，稱為光學(xué)質(zhì)量（optical mass），常以u表示。常將整層大氣在垂直方向的透過率稱為透明系數(shù)大氣散射輻射在大氣中傳輸時(shí)，與分子、塵粒、霧滴和雨滴等粒子相互作用，導(dǎo)致輻射向各個(gè)方向傳播，這就是散射。散射是大氣輻射衰減的重要原因之一。散射特征與粒子大小、形狀和介電特征有關(guān)。反射輻射亮度不隨觀測角度而變，我們稱該物體為漫反射體，亦稱朗伯體。漫反射又稱朗伯(Lambert)反射，也稱各向同性反射。太

18、陽常數(shù)：在大氣上界日地平均距離處，通過與太陽光線垂直的單位面積上的太陽輻射總輻射通量密度(包括所有波長)。1981年，WMO推薦的太陽常數(shù)最佳值為：13677Wm-2云的反照率云的反照率既依賴于云的厚度、相態(tài)和含水量等云的宏微觀特性，而且和太陽高度角和下墊面反照率有關(guān)。行星反照率地球-大氣系統(tǒng)的反照率稱為行星反照率，它表示射入地球的太陽輻射被大氣、云及地面反射回宇宙空間的總百分?jǐn)?shù)。目前認(rèn)為全球的行星反照率數(shù)值可取0.30。氣象衛(wèi)星接收到的輻射包括： 地面和云面發(fā)射的紅外輻射 地面和云面反射的太陽輻射 大氣各成分發(fā)射的向上的紅外輻射 地面和云面反射的大氣向下的紅外輻射 大氣對太陽輻射的散射輻射紅

19、外輻射在大氣中的傳輸有云時(shí)大氣中紅外輻射的傳輸假如大氣中有水平均勻的高、低兩層薄云，忽略各云層和地表對輻射的反射，則到達(dá)大氣頂?shù)妮椛銵（）由三部分組成：高云下面的地表、低云和大氣發(fā)出并透過高云向上的輻射，高云云層向上發(fā)出的輻射高云以上大氣發(fā)出的輻射衛(wèi)星儀器探測的分辨率是指從衛(wèi)星上能區(qū)別兩個(gè)相鄰物體的能力，或者是能分清兩個(gè)物體的最短距離。如果兩個(gè)物體間距離小于衛(wèi)星探測的分辨率，則這兩個(gè)物體不能分辨。表示衛(wèi)星探測分辨率的參數(shù)有三個(gè)：空間分辨率指衛(wèi)星在某一時(shí)刻觀測地球的最小面積灰度分辨率或溫度分辨率 在紅外云圖或可見光云圖上，如果相鄰兩個(gè)鄰接瞬時(shí)視場的反照率或溫度相同，其色調(diào)也相同，這就會(huì)無法區(qū)分它

20、們。但是是當(dāng)這兩個(gè)瞬時(shí)視場內(nèi)目標(biāo)物的溫度或反照率有差異，并達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，這兩個(gè)視場就能被分辨，這個(gè)能被分辨的最小溫度差或反照率差值稱為灰度分辨率或溫度分辨率。 時(shí)間分辨率指衛(wèi)星對同一地區(qū)觀測的時(shí)間間隔，與衛(wèi)星的掃描速率、掃描區(qū)域和選用的衛(wèi)星軌道有關(guān)。在衛(wèi)星云圖上指，平均在一個(gè)象素上的凝視時(shí)間?？臻g、灰度/溫度、時(shí)間分辨率之間的關(guān)系 空間分辨率、灰度/溫度分辨率、時(shí)間分辨率三者是相互制約的。衛(wèi)星探測儀器的標(biāo)定就是將衛(wèi)星觀測到的輻射值與儀器輸出建立對應(yīng)關(guān)系。一、衛(wèi)星資料的發(fā)送和接收 1、衛(wèi)星資料的發(fā)送（1）觀測資料存儲(chǔ)發(fā)送（極軌衛(wèi)星）（2）觀測資料實(shí)時(shí)發(fā)送或自動(dòng)圖片發(fā)送（簡稱APT或HRPT）

21、2、衛(wèi)星資料的接收 衛(wèi)星地面接收站有兩種：n 指令接收站n 自動(dòng)圖片接收站（稱APT接收站） APT地面接收站的設(shè)備分成高分辨率APT站（又稱HRPT 站）和低分辨率接收站 APT站衛(wèi)星資料分兩大類：圖像資料和探測資料衛(wèi)星觀測選取通道的原則： 盡量減少大氣對觀測的影響；根據(jù)觀測對象確定選用的波段；根據(jù)衛(wèi)星觀測的目標(biāo)特性確定觀測波段。VIS通道： 0.520.68，0.580.68 mm等大氣窗可見光云圖 0.7251.1mm 近紅外云圖 IR通道： 10.512.5mm大氣窗長波紅外云圖 3.553.93mm大氣窗短波紅外云圖 5.77.3mm水氣吸收帶水汽圖圖像灰階規(guī)則：VIS：反射強(qiáng),輻射

22、測量值大，用白色表示，如厚云區(qū)；反之，用黑色表示。IR：溫度低, 輻射測量值小，用白色表示，如厚云區(qū)；反之，用黑色表示。紅外云圖觀測原理物體溫度越高，衛(wèi)星觀測到的輻射L(s）就越大，衛(wèi)星云圖的色調(diào)就越暗；物體溫度越低，衛(wèi)星觀測到的輻射L(s）就越小，衛(wèi)星云圖的色調(diào)就越亮。（輻射大用黑色表示，輻射小用白色表示）可見光(0.5-0.6微米)云圖的特征 1.在一定的太陽高度角下，物體的反照率越大，它的色調(diào)就越白；反之，就越暗。云的反照率決定于云的厚度和相態(tài)。水面反照率一般小于陸地，但鏡面反射除外。2.太陽高度角越大，它的色調(diào)就越亮；反之，就越暗。故有色調(diào)日變化、季節(jié)變化等。3. 外空不反射太陽光，為

23、黑色。 有時(shí)會(huì)看到月亮。 可見光云圖分析上圖是上午10：00（北京時(shí)）和下午的可見光衛(wèi)星云圖，從圖中可見到：（1）對于上午云圖，由于太高度角的原因，圖片的西北側(cè)E處太陽光還沒有照射到，呈暗黑色，我國南方地區(qū)A以層狀云為主，由于太陽高度角低，最東面一側(cè)DF處為較白亮的一條冷鋒云帶；（2）在下午的衛(wèi)星云圖上，太陽光的方向從西向東照射，云與地表的色調(diào)明顯改變，A處的云表現(xiàn)為較白的色調(diào)，陸面E表現(xiàn)為灰色，冷鋒云帶D-F顯著變暗；（3）由于太陽高度角的原因，在上午圖上的東北方向上云的色調(diào)較亮，在下午的云圖上西南側(cè)的云的色調(diào)要亮。長波紅外(10.5-12.5微米)云圖的特征 衛(wèi)星觀測到的輻射越大，云圖像素

24、色調(diào)就越暗；輻射越小，云圖像素色調(diào)就越亮。即，黑灰像素：物體溫度高。白亮像素：物體溫度低或e小或輻射被衰減。 1.地面色調(diào)隨緯度和季節(jié)而變化。緯度越高，色調(diào)越白；夏季的色調(diào)比冬季的色調(diào)要暗（清晰）。2.海陸色調(diào)差異的季節(jié)變化：在北半球中高緯度地區(qū)，冬季海面溫度高于陸面溫度，云圖上海面的色調(diào)比陸面要暗；而夏季正相反。3.云色調(diào)與云頂高度、云層厚度有關(guān)。受視場的影響。受光學(xué)路徑的影響。 4. 外空熱輻射近為0，為白色。長波紅外云圖中地面溫度的晝夜變化可以看到：（1）冬季高緯地區(qū)A地表面溫度很低，色調(diào)較淺，從南向北，色調(diào)由暗變淺；（2）在白天云圖上青藏高原G由于太陽的輻射加熱，陸面溫度增高較快，呈暗

25、黑色調(diào)；在夜間的云圖上，青藏高原G地勢高、由于輻射冷卻，陸地?zé)釕T量小，地表面的溫度冷卻快，較四周溫度低，呈淺的色調(diào)；（3）白天陸面度較高，與云的溫度的差增大，中低云B與地表間差別明顯；但是在夜間的云圖上，地表冷卻比云頂要快，云與地面間的溫度差減小，由此它們間差異減小，不容易區(qū)分它們。使用紅外云圖的注意點(diǎn) 利用紅外云圖可以估算地面或云頂表面的溫度，但是由于云體分布差、衛(wèi)星視線、衛(wèi)星觀測的分辨率和大氣存在有吸收等原因，造成在衛(wèi)星云圖上云的識(shí)別和云頂溫度估算誤差。主要有： 1）在夜間很難觀測到低云和霧，這是因?yàn)榈驮坪挽F的溫度與地表溫度十分相近； 2）對于超過幾百米厚而密實(shí)的云層，可以看成是黑體，衛(wèi)星

26、測量輻射主要來自云頂表面，由此可以直接估算云頂溫度或高度； 3）大氣吸收對估算云頂溫度和地面溫度的影響。短波紅外（3.55-3.95um）云圖的特征 因反射太陽輻射的加入，比長波紅外云圖更復(fù)雜。 在這一譜段，由于大氣的透明度很高，大氣吸收對衛(wèi)星估算表面溫度的影響小，能較精確地測量表面溫度。但是，在白天，這一通道接收到的輻射有地面和云面反射太陽輻射及地面云面發(fā)射的短波紅外輻射，由于來自這兩種不同輻射源的輻射分別反映物體的反照率和發(fā)射輻射特性，對于識(shí)別物象造成困難，但是短波紅外云圖在監(jiān)測低云和卷云等方面有它獨(dú)有的功能。 此外用它對于監(jiān)測夜間的霧區(qū)特別有用。色調(diào)n 色調(diào)也稱亮度或灰度，它是指衛(wèi)星云圖

27、上物象的明暗程度。不同通道圖像上的色調(diào)代表的意義也不同。n 可見光云圖上的色調(diào)與物象的反照率、太陽高度角有關(guān) 。n 對云而言，其色調(diào)與它的厚度、成分（水滴or冰粒子）和表面的光滑程度有關(guān)。云的厚度越厚，反照率越大，色調(diào)越白，大而厚的積雨云色調(diào)最白，因此，有云的色調(diào)可以推算出云的厚度。在相同的照明和云厚條件下，水滴云要比冰云白。n 對水面的色調(diào)取決于水面的光滑程度、含鹽量、渾濁度和水層的深淺。一般的說，光滑的水面（風(fēng)?。┍憩F(xiàn)為黑色；水層越淺，水越渾濁，其色調(diào)越淺。n 紅外云圖上，物象的色調(diào)決定于其本身的溫度，溫度越高色調(diào)越黑。由于云頂溫度隨大氣高度增加而降低，云頂越高，其溫度也越低，色調(diào)就越白；

28、積雨云和卷云的色調(diào)最白，夏季白天沙漠地區(qū)溫度高，色調(diào)很黑 。n 短波紅外云圖上，白天物像一方面反射太陽輻射的同時(shí)，其以自身的溫度發(fā)出短波紅外輻射，所以圖像上的色調(diào)不僅取決于反照率，還取決于溫度，造成圖像復(fù)雜，根據(jù)色調(diào)識(shí)別圖像很困難。n 水汽圖上，根據(jù)色調(diào)可以識(shí)別水汽的分布，由水汽圖也能判別積雨云和卷云。暗影是指在一定太陽高度角下，高的目標(biāo)物在低的目標(biāo)物上投影。所以暗影都出現(xiàn)在目標(biāo)物背光一側(cè)的邊界處。暗影只能出現(xiàn)在可見光云圖上，它反映了云的垂直分布狀況。由暗影可以識(shí)別云的類型。分析暗影時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：1暗影的寬度與云頂高度有關(guān)，云頂越高，暗影越寬 。2暗影的寬度與太陽高度角有關(guān)，太陽高度角越低，暗影寬度越寬。迎太陽一側(cè)云的色調(diào)越明亮，背太陽光一側(cè)出現(xiàn)暗影。3上午的衛(wèi)星云圖上，