衛(wèi)星云圖的識(shí)別

1、衛(wèi)星云圖的識(shí)別、衛(wèi)星云圖的分類衛(wèi)星云圖可以根據(jù)衛(wèi)星所接受的波長(zhǎng)范圍分為三類：1. 紅外圖像（IR ）：波長(zhǎng)區(qū)間10.5至12.5um2. 可見光圖像（VIS）：波長(zhǎng)區(qū)間0.4 1. 1um3. 水汽圖像（WV）:波長(zhǎng)區(qū)間5.7至7. 1um紅外云圖紅外云圖的色調(diào)決定于物體的溫度，反映了地面和云面的紅 外輻射或溫度的分布。淺色調(diào)表示紅外輻射小，溫度低；暗色調(diào)表示紅外輻射大，溫度 高。所以云頂高度越高，其溫度越低，云的色調(diào)越白。紅外 云圖的優(yōu) 點(diǎn)是可蘭分不同層次的云。缺點(diǎn)是因?yàn)闇囟认嘟年P(guān)系，不能區(qū)分地 面和低云。可見光云圖 可見光云圖中亮度與星下底物表面的反照率相關(guān)很好。圖nn像較黑的色調(diào)代表低

2、的亮度（低的反射輻射強(qiáng)度）；較亮的色調(diào)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 ??；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大。 可見光云圖的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，可區(qū)分地面和低 云，云的紋理清晰。 缺點(diǎn)很明顯，因?yàn)閮H靠目標(biāo)物反射，所以夜間資料不可用。波長(zhǎng)6-7um附近是以水汽為吸收體的一個(gè)譜區(qū)。在強(qiáng)吸收帶中，到達(dá)衛(wèi)星的輻射主要 來(lái)自對(duì)流層上部。水汽圖像和紅外圖像樣，把接收到的輻射轉(zhuǎn)換為溫度來(lái)顯示。對(duì)流層上部高濕區(qū)顯的亮（冷），低濕區(qū)顯得暗（暖）。即使對(duì)流層上部很干燥，近地層大氣 仍然可能很濕。水汽云圖優(yōu)點(diǎn)是，可提供大氣水平運(yùn)動(dòng)信息O缺點(diǎn)是其主要反映了 400h

3、Pa-600hPa的水汽，對(duì)于其他吸收譜區(qū)無(wú)法顯示。二、云圖識(shí)別判據(jù)：在衛(wèi)星云圖上，云的識(shí)別可以根據(jù)以下六個(gè)判據(jù)：結(jié)構(gòu)型式、范 圍大小邊界形狀色調(diào)暗影和紋理。1結(jié)構(gòu)形式在云圖上，所謂結(jié)構(gòu)型式是指目標(biāo)物對(duì)光的不同強(qiáng)弱的反射或其 輻射的發(fā)射所形成的不同明暗程度物象點(diǎn)的分布式樣，這些物象點(diǎn)的 分布可以是有組織的，也可以是散亂的，即表現(xiàn)為一定的結(jié)構(gòu)型式。 衛(wèi)星云圖上云的結(jié)構(gòu)型式有帶狀、渦旋狀 團(tuán)狀（塊）、細(xì)胞狀和波 狀等。由云的結(jié)構(gòu)型式有助于識(shí)別云的種類和云的形成過(guò)程，女口：冬季洋面 的開口細(xì)胞狀云系，是由積云或濃積云組成，它是冷空氣到達(dá)洋面 受海面加熱變性而形成的；大尺度的帶狀云系主要是由高層云和高

4、 積云組成的；團(tuán)狀云塊一般是積雨云等。由云的分布型式有助于識(shí) 別天氣系統(tǒng)，如鋒面、急流呈帶狀云系，臺(tái)風(fēng)、氣旋（低壓、冷 渦）具有渦旋結(jié)構(gòu)等。在一張?jiān)茍D上，常包含有許多復(fù)雜型式，并 且有些型式是相互重迭的，這種重迭型式常是由于陸地地貌、水、 冰雪和云同時(shí)存在引起的，或者是由于高 中低云同時(shí)造成的， 這種復(fù)雜型式的分析要很仔細(xì)，可借助不同時(shí)相和多通道云圖相互比較，以及對(duì)物象的認(rèn)識(shí)，判別結(jié) 構(gòu)型式和形成原因。2范圍大小 在衛(wèi)星云圖上，云的類型不同，其范圍也不同。如與氣旋、鋒面相連的高層高積云和卷云的分布范圍很廣，可達(dá)上千公 里；而與中小尺度天氣系統(tǒng)相聯(lián)的積云 濃積云和積雨云的范圍很 小。因此從云的范

5、圍可以識(shí)別云的類型 天氣系統(tǒng)的尺度和大氣物 理過(guò)程。如在山脈背風(fēng)坡一側(cè)出現(xiàn)的排列相互平行的細(xì)云線，就能 知道這是山脈背風(fēng)坡一側(cè)重力波形成的。3.邊界形狀在衛(wèi)星云圖上，各類物象都有自已的邊界形狀，所以 根據(jù)不同的邊界可以判別各類物象。各種云的邊界形狀有直線的、 圓形的、扇形的，有呈氣旋性彎曲的、也有呈反氣旋性彎曲的，有 的云（如層云和霧）的邊界十分整齊光滑，有的云（積云和濃積云） 的邊界則很不整齊。云的邊界還是判斷天氣系統(tǒng)的重要依據(jù)，如急流云系的左界整齊光 滑，冷鋒云帶呈氣旋性彎曲等。4色調(diào)色調(diào)有時(shí)也稱亮度或灰度，它是指衛(wèi)星云圖上物象的明暗程度。不同通道圖象上的色調(diào)代表的意義也不同。如可見光云圖

6、上的色調(diào)與 物象的反照率、太陽(yáng)高度角有關(guān)。對(duì)云而言，其色調(diào)與它的厚度、成份（水滴或冰粒子性質(zhì)）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，大而厚的積雨云的色調(diào)最白，因此由云的色 調(diào)可以推算云的厚度。在相同的照明和云厚條件下，水滴云要比冰 云白。對(duì)水面的色調(diào)取決于水面的光滑程度、含鹽量、混濁度和水層的深淺，一般地說(shuō)，光滑的水面（風(fēng)很?。┍憩F(xiàn)為黑色;水層越淺，水越混濁，則其色調(diào)越淺。在紅外云圖上，物象的色調(diào)決定于其本身的溫度，溫度越高色調(diào)越由于云頂溫度隨大氣高度增加而降低，云頂越高，其溫度越低，nn色調(diào)就越白；因此根據(jù)物象的溫度能判別云屬于那一種類型和地表。積雨云和卷云的色調(diào)最白，

7、夏季白天沙漠地區(qū)，溫度高，色調(diào)很黑。在短波紅外云圖上，白天物象一方面反射太陽(yáng)輻射的同時(shí)，其以自 身的溫度發(fā)出短波紅外輻射，所以圖象上的色調(diào)不僅取決于反照 率，還 決定于溫度，造成圖象十分復(fù)雜，根據(jù)色調(diào)識(shí)別物象很困難。在水汽圖上，根據(jù)色調(diào)可以識(shí)別水汽分布，但是由水汽圖也能 判別積雨云和卷云。5 暗形暗影是在一定太陽(yáng)咼度之下，咼的目標(biāo)物在低的目標(biāo)物上的投影。所以暗影都有出現(xiàn)于目標(biāo)物的背光一側(cè)邊界處。暗影只能出現(xiàn)于可見 光云圖上，它反映了云的垂直分布狀況。由暗影可以識(shí)別云的類別。在分析暗影時(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(yáng)高度角有關(guān)，太陽(yáng)高度

8、角越低，迎太陽(yáng)一 側(cè) 云的色調(diào)越明亮，背太陽(yáng)光一側(cè)出現(xiàn)暗影。所以冬季中高緯度地 區(qū)或早晨的衛(wèi)星云圖上，一些較高云的暗影較明顯。而太陽(yáng)高度角 較高時(shí)，如低緯度地區(qū)或中午前后期間，即使是卷云或積雨云也難 以從云圖上見到卷云。3 ）在上午的衛(wèi)星云圖上，暗影出現(xiàn)于云的西邊界一側(cè)；如若是 下午的云圖上，則暗影出現(xiàn)于云區(qū)的東邊界一側(cè)。4 ）暗影只能出現(xiàn)于色調(diào)較淺的下表面上，如低云 積雪或太陽(yáng)耀 斑區(qū)內(nèi)容易見到暗影。在分析暗影時(shí)要將裂縫與暗影區(qū)分開。6紋理紋理是指云頂表面或其它物象表面光滑程度的判據(jù)。云的類型不 同、或云的厚度不一，使云頂表面很光滑或者呈現(xiàn)多起伏、多斑點(diǎn) 和皺紋，或者是纖維狀。由云的紋理能識(shí)

9、別不同種類的云。如果云 頂表面很光滑和均勻，表示云頂高度和厚度相差很小，層云和霧 有這種特征；如果云的紋理多皺紋和斑點(diǎn)，就明云頂表面多起伏， 云頂高度不一，積狀云具有這種特征；如果云的紋理是纖維狀，則這種云一定是卷狀云有時(shí)候在大片云區(qū)中出現(xiàn)有一條條很亮的或暗 的條紋，其可以是直線或彎曲的，這些條紋稱“紋路”或“紋線”。這種紋線與云的走向有關(guān)，指示1000- 500百帕間等厚度線的走向。三、各類云的識(shí)別由以上識(shí)別云的六個(gè)判據(jù)，能識(shí)別三大類：卷狀云、對(duì)流性云 和層狀云，其中包括九種云：卷狀云、積雨云、中云（高層高積 云） 積云濃積云層積云 層云或霧等。在衛(wèi)星云圖上上顯示 的云是地面觀測(cè)到云的集合體

10、，如果地面觀測(cè)到的云小于衛(wèi)星探測(cè) 的分辨率，則這種云在衛(wèi)星云圖上難以判別。1卷狀云卷云的色調(diào) 卷云的高度高，溫度低，它由冰晶組成，反照率低，對(duì)可見光具有透明性。所以其色調(diào):1 ）在紅外云圖上，通常表現(xiàn)成白色，與地表、中低云間有強(qiáng)的對(duì)比度，很容易將它們區(qū)分開。只有十分稀薄的卷云，色調(diào)較暗。）在可見光云圖上，卷云的色調(diào)變化范圍很大，由深灰到淺白這決定于卷云的厚度，有時(shí)能透過(guò)卷云看到其下面的地面目標(biāo)物。）在水汽圖上，卷云的色調(diào)呈白色。卷狀云的識(shí)別 在衛(wèi)星云圖卷云分為：卷層云、纖維（羽毛）狀卷云、卷云砧和密卷云。它們的特點(diǎn)有:1 卷層云(1) 結(jié)構(gòu)型式：卷層云與高空槽 急流 鋒面和氣旋等天氣尺度 系統(tǒng)

11、相聯(lián)，可以表現(xiàn)為盾狀 帶狀和渦旋狀；(2)范圍大小：卷層云常表現(xiàn)為范圍很大云區(qū)或云帶，可達(dá)千余公里；(3) 邊界和暗影：與急流相聯(lián)的卷云，左界整齊光滑，在可見光 云圖上時(shí)常有暗影出現(xiàn)；(4) 紋理：卷層云云區(qū)均勻而光滑，只有在其邊界處出現(xiàn)一些短 的纖維狀卷云。2. 纖維狀卷云纖維狀卷云在我國(guó)西部青藏高原地區(qū)很多見，原因是高原上中低 云系比東部地區(qū)少，而東部地區(qū)的纖維狀卷云多出現(xiàn)于卷層云的邊界 處。纖維狀卷云的特點(diǎn)有：(1) 結(jié)構(gòu)型式：纖維狀卷云可以呈帶狀；此外在渦旋狀云區(qū)中 也可見到纖維卷云。(2) 紋理：這種卷云的主要特征是紋理為纖維狀。(3) 范圍大?。河械膶挾瓤蛇_(dá)50-100公里、長(zhǎng)達(dá)千

12、余公里， 也有的僅表現(xiàn)為很短的卷云羽3. 卷云砧卷云砧是積雨云頂部的偽卷云。它的特點(diǎn)有：(1) 結(jié)構(gòu)型式：在衛(wèi)星云圖上呈砧狀。(2) 邊界形狀和紋理：上風(fēng)方向一側(cè)邊界整齊光滑，下風(fēng)一側(cè) 邊界出現(xiàn)纖維狀或羽狀紋理，且越往下風(fēng)方向去色調(diào)越變暗；在積雨 云頂母體處，紋理均勻光滑。(3) 暗影：在可見光云圖上常可見到卷云砧的暗影。4. 密卷云 密卷云是指冰晶很稠密，反照率很強(qiáng)的卷云，它的特點(diǎn) 是：密卷云常成一團(tuán)團(tuán)稠密的球狀或長(zhǎng)條狀；薄卷云在紅外云圖上的表現(xiàn)薄卷云的透過(guò)特性卷云是由冰晶組成的，而冰晶具有透過(guò)紅外輻射的特性，對(duì)于11微 米紅外通道，卷云對(duì)紅外輻射是半透明的，其透過(guò)率與云的垂直厚度及云內(nèi)冰晶

13、含量有關(guān)。薄卷云比厚卷云更透明，如對(duì)于一定冰晶濃度和粒子大小、厚度為0.5公里的一層薄卷云，可以透過(guò)下面發(fā)射輻射的80%,當(dāng)厚度增大到5. 0公里時(shí),只能透過(guò)下面發(fā)射輻射的 20%o由于卷云對(duì)紅外輻射是半透明的，所以衛(wèi)星測(cè)量到的輻射來(lái)自卷云 頂 較小(冷)輻射和由卷云下面向上傳輸較暖的輻射兩部分之和，由這 輻射推算的卷云頂溫度比實(shí)際的要高，而估計(jì)的云頂高度過(guò)低薄卷 云在紅外圖上的色調(diào)變化：在紅外云圖上卷云的色調(diào)變化很大，它與卷云的厚度、卷云下面輻射 面溫度和大氣層結(jié)有關(guān)。卷云下面有中云存在時(shí)的色調(diào):如在一層薄卷云下面有中云，則衛(wèi)星測(cè)量的輻射一部分來(lái)自溫度比地表冷的中云，另一部分來(lái)自卷 云，則這

14、種卷云比下面沒(méi)有中云的薄卷云更冷一些。對(duì)于下面沒(méi) 有中 云的卷云，其色調(diào)常與較低較暖的中云色調(diào)相近。2 積雨云衛(wèi)星云圖上的積雨云時(shí)常是幾個(gè)雷暴單體的集合，它的主要特點(diǎn)有：1、結(jié)構(gòu)型式：積雨云在衛(wèi)星云圖上常呈團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，稱為云團(tuán)。當(dāng)高空風(fēng)很小時(shí)，風(fēng)的垂直切變小，積雨云呈近乎圓型的云團(tuán)；當(dāng)高空風(fēng)很大時(shí)，風(fēng)速的垂直切變很大，積雨云呈橢型云團(tuán)，長(zhǎng)軸方向與風(fēng)的垂直切變方向一致；積雨云團(tuán)到成熟時(shí)，下風(fēng)一側(cè)出現(xiàn) 卷云砧。2. 色調(diào)：由于積雨云頂最高最冷，所以無(wú)論是紅外云圖，還是可見光云圖或者水汽圖上，其色調(diào)最白。3. 邊界形狀：積雨云的邊界與其發(fā)展階段、風(fēng)速垂直切變有關(guān)當(dāng)積雨云處于初生階段時(shí)，云的邊界光滑整齊

15、；當(dāng)積雨云到發(fā)展和 成 熟階段時(shí)，其邊界處出現(xiàn)短的卷云羽。當(dāng)風(fēng)的垂直切變很大時(shí)，積雨 云出現(xiàn)卷云砧的邊界特征。4. 范圍大?。悍e雨云是一種與中小尺度天氣系統(tǒng)有關(guān)的云系，其 尺度相差很大，小的只有十幾公里，大的可達(dá)幾百公里；一般說(shuō)來(lái)， 初生的積雨云尺度小，呈小顆粒狀；成熟的積雨云云體較大。有些積 雨云相互合并，連成一片，形成尺度達(dá)數(shù)百公里的云區(qū)，這種云系稱 為對(duì)流復(fù)合體。5. 紋理：積雨云云頂達(dá)對(duì)流層頂，所以一般地說(shuō)，積雨云的紋 理 較為光滑均勻，尤其是在紅外云圖上。但是當(dāng)出現(xiàn)穿透性強(qiáng)對(duì)流 云 時(shí)，云頂呈多起伏，在可見光云圖上呈多皺紋和斑點(diǎn)的紋理特征。6. 暗影：一般地說(shuō)，積雨云云頂高，有暗影。

16、但是積雨云在夏 季 最活躍，這時(shí)除早晚時(shí)刻，太陽(yáng)高度角大，暗影不時(shí)時(shí)都明顯。分析 時(shí)要注意。3 中云(高層、高積云) 在衛(wèi)星云圖上，由于高積云單體遠(yuǎn)小于衛(wèi)星儀器的分辨率，無(wú)法將 高 積云與高層云區(qū)別開來(lái)，只能將高積云和高層云統(tǒng)稱為中云。中云是 與天氣尺度系統(tǒng)相聯(lián)的一種云系，它的一些特點(diǎn)與大尺度天氣系統(tǒng)有 關(guān)。主要表現(xiàn)為：1. 結(jié)構(gòu)型式和范圍大小：中云在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為一大片，范 圍可達(dá)二萬(wàn)到二十萬(wàn)平方公里其型式可以是渦旋狀、帶狀、線狀和逗 點(diǎn)狀。2. 色調(diào)和紋理：(1)在可見光云圖上，與鋒面、氣旋相連的中云色調(diào)很白，紋理均勻，常常伴隨有低云(雨層云)和降水同時(shí)出現(xiàn)(2) 如果中云下面沒(méi)有低云，

17、則其色調(diào)從灰色到白色不等；如 果只有一層中云，其色調(diào)為灰色。(3) 如果中云區(qū)多斑點(diǎn)和皺紋，則說(shuō)明云區(qū)內(nèi)有對(duì)流出現(xiàn)或云層 厚度不一。(4) 大多數(shù)中云出現(xiàn)在卷云下面，如果卷云下面有中云，則其 色調(diào)更白一些。(5) 在紅外云圖上，中云的色調(diào)介于高云和低云之間的中等程度 灰色，對(duì)于較厚的中云色調(diào)呈淺灰色。中云不一定有暗影和確定的邊 界形狀，所以根據(jù)暗影和邊界不能識(shí)別中云.4 積云 濃積云在衛(wèi)星云圖上的積云濃積云實(shí)際上是積云群，這 引起積云群在地面觀測(cè)中不容易觀測(cè)到。在衛(wèi)星云圖上判別積云和濃 積云的依據(jù)有：1. 結(jié)構(gòu)型式：積云濃積云常表現(xiàn)為線狀、開口細(xì)胞狀等結(jié)構(gòu)型 式；有時(shí)積云濃積云呈離散分布型式。

18、2. 紋理：積云濃積云是由于下墊面加熱形成的，加熱的差異和大 氣穩(wěn)定度不同，使得積云區(qū)內(nèi)對(duì)流云頂高度不一，厚度有參差，云頂 溫度不一致，無(wú)論在可見光云圖還是紅外云圖上，表現(xiàn)為多斑點(diǎn)、皺 紋，為不均勻的紋理。3. 邊界：由于局地加熱的不均勻性，積云濃積云的邊界不整齊不 光滑。4. 色調(diào)和暗影：由于積云濃積云主要由水滴所組成，所以在可見 光云圖上呈白色。在紅外云圖上由于積云濃積云的高度參差不齊， 云頂溫度有差異，色調(diào)也不一致，對(duì)流較強(qiáng)的積云濃積云云頂較 冷，色調(diào)較白；對(duì)流弱的積云濃積云頂較暖，色調(diào)較暗，因此紅外圖 上云的色調(diào)差異可以判斷對(duì)流的強(qiáng)度。如果在一片層狀云區(qū)內(nèi)出現(xiàn)對(duì) 流，則在云區(qū)內(nèi)會(huì)有暗影

19、出現(xiàn)，在可見光云圖上可以根據(jù)暗影的寬度 和積云的相對(duì)亮度確定對(duì)流的強(qiáng)度和云的垂直厚度。5. 晴天積云：一般分布很稀疏，不能為儀器所分辨，在云圖上 不能識(shí)別。但是當(dāng)這類積云越來(lái)越多，云區(qū)范圍擴(kuò)大，這時(shí)云圖上表 現(xiàn)為淡灰色，與地面的色調(diào)差異很小，云的單體無(wú)法分辨，所以不容 易識(shí)別。5 低云層積云層積云是行星邊界層內(nèi)空氣的亂流混合造成的，通常出現(xiàn) 于低層不穩(wěn)定 高層穩(wěn)定的大氣條件下，也就是低空有對(duì)流，高空為 下沉氣流的情況下，它依據(jù)下面特點(diǎn)從衛(wèi)星云圖上識(shí)別：1. 結(jié)構(gòu)型式：在冬季洋面冷鋒后或副熱帶高壓的東南象處，層積 云常表現(xiàn)為球狀的閉合細(xì)胞狀云系。在鋒面云帶附近，層積云表現(xiàn)為 一大片或帶狀。2. 色調(diào)：在海洋上，水汽豐富，層積云一般密蔽天空，云頂均 勻，在可見光圖上呈白色，類似于中云的色調(diào)；在大陸上，層積云反 照率低，層積云是斷裂的、稀疏分布的，表現(xiàn)為灰色。在紅外云圖 上，層積云表現(xiàn)為深灰到灰色，可與中云區(qū)分開。3. 范圍大?。簩臃e云的范圍相差很大，大體上與弱風(fēng)到中度風(fēng) 區(qū)域相一致。層積云可出現(xiàn)于冬季冷鋒后高壓的東南象限，也出現(xiàn)于副高的東南象 限，鋒面云帶附近，還出現(xiàn)于山脈背風(fēng)坡一側(cè)穩(wěn)定大氣中。層云和霧對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊懱貏e大，所以對(duì)層云和霧的監(jiān)測(cè)特別重 要。由于衛(wèi)星觀測(cè)無(wú)法判斷云底是否到達(dá)地面，所以不能從衛(wèi)星云圖 上區(qū)別層云與霧。層云與霧在衛(wèi)星云圖上判別的依據(jù)有：1. 紋理：由