1、1第七章第七章 卫星云图在热带天气分析卫星云图在热带天气分析和预报中的应用和预报中的应用-2-22第三节第三节 台风发生发展的云图特征台风发生发展的云图特征 台风在卫星云图上表现为有组织的涡旋状云系，因此台风在卫星云图上表现为有组织的涡旋状云系，因此是最容易识别的一种天气系统。应用卫星云图分析台是最容易识别的一种天气系统。应用卫星云图分析台风的内容包括以下几方面：风的内容包括以下几方面： 分析台风形成的天气尺度条件；分析台风形成的天气尺度条件； 确定台风的中心和强度，预告台风未来的强度；确定台风的中心和强度，预告台风未来的强度； 预告台风的路径。预告台风的路径。3一、台风的云系结构一、台风的云
2、系结构 图图718(a)和和(b) ：其中心眼区；其中心眼区；连续密蔽云区；连续密蔽云区；台风的外围螺旋云带。台风的外围螺旋云带。眼眼中心稠密云区中心稠密云区螺旋云带螺旋云带4鸣鸣蝉蝉台台风风56无眼强台风无眼强台风与西风槽结合北上的台风与西风槽结合北上的台风7二、热带扰动发展成台风的云图特征二、热带扰动发展成台风的云图特征 1热带扰动发展成台风的条件 在实际业务预报中，判断热带扰动发展成台风的条件有：在实际业务预报中，判断热带扰动发展成台风的条件有： 从地面到对流层中层存在深厚潮湿的东风层，在这层内从地面到对流层中层存在深厚潮湿的东风层，在这层内有低压中心；有低压中心； 海面温度大于海面温度
3、大于27； 对流层低层有气旋性相对涡度区，与高压脊或反气旋相对流层低层有气旋性相对涡度区，与高压脊或反气旋相接触，接触范围至少为接触，接触范围至少为14圆周，由反气旋辐散气流供圆周，由反气旋辐散气流供给低压中心以质量输送，造成该区辐合；给低压中心以质量输送，造成该区辐合； 在对流层低压上空，在对流层低压上空，200hPa有一反气旋，并与外围斜压有一反气旋，并与外围斜压环境中急流相接，以便把流出质量送到冷的环境区；环境中急流相接，以便把流出质量送到冷的环境区； 对流层低层平均风和高层平均风间的垂直切变小；对流层低层平均风和高层平均风间的垂直切变小； 低压上空低压上空(500、200hPa)的中心
4、气温大于热带大气气温，的中心气温大于热带大气气温，其范围至少大于其范围至少大于644km。 82由卫星云图判别热带扰动发展成台风由卫星云图判别热带扰动发展成台风 在卫星云图上，判断热带扰动发展成台风的云图特征有在卫星云图上，判断热带扰动发展成台风的云图特征有：凡是发展成台风的热带扰动的云系往往有好几天的发凡是发展成台风的热带扰动的云系往往有好几天的发展过程，其云区直径至少要达展过程，其云区直径至少要达150km，持续时间至少持续时间至少在在24h以上；以上；在气旋性扰动云系中，有一片强对流云区扩大或者云在气旋性扰动云系中，有一片强对流云区扩大或者云区内对流活动加强，云系色调变白，同时云区内卷云
5、区内对流活动加强，云系色调变白，同时云区内卷云区面积一天天扩大，这说明低空有强的辐合，高空有区面积一天天扩大，这说明低空有强的辐合，高空有明显辐散，表明这个低压能继续发展；明显辐散，表明这个低压能继续发展；9在气旋性对流云四周只表现有一些向外辐散的短卷云在气旋性对流云四周只表现有一些向外辐散的短卷云线，说明风的垂直切变很小，有利于其发展成台风。线，说明风的垂直切变很小，有利于其发展成台风。如云区四周边界并不均匀，在一些象限内卷云伸得很如云区四周边界并不均匀，在一些象限内卷云伸得很长，表示风的垂直切变大，不利于台风的发展；长，表示风的垂直切变大，不利于台风的发展；在气旋性扰动四周的卷云边界很光滑
6、，或与急流云带在气旋性扰动四周的卷云边界很光滑，或与急流云带相遇，表明对流层上部风速很强，使得积聚在对流层相遇，表明对流层上部风速很强，使得积聚在对流层上部中心的热量迅速向四周较冷区域转移，从而提高上部中心的热量迅速向四周较冷区域转移，从而提高热机效率，促进台风发展。热机效率，促进台风发展。云区内出现涡旋结构，并且越来越明显，说明低压环云区内出现涡旋结构，并且越来越明显，说明低压环流加强，正向台风发展。流加强，正向台风发展。 10111213141516171819三、台风云型及参数三、台风云型及参数 台风云系由螺旋云带、中心稠密云区和眼三部分台风云系由螺旋云带、中心稠密云区和眼三部分组成，加
7、上环境风特征可以将台风云区分成下面五种组成，加上环境风特征可以将台风云区分成下面五种类型类型(图图719)： 弯曲云带型弯曲云带型：在热带气旋的初期，表现为由一条或：在热带气旋的初期，表现为由一条或两条以上云带和若干螺旋云线旋向一个共同的中心。两条以上云带和若干螺旋云线旋向一个共同的中心。当弯曲云带旋转半圈时，热带气旋达到热带风暴强度；当弯曲云带旋转半圈时，热带气旋达到热带风暴强度；当弯曲云带旋转当弯曲云带旋转34圈时，达到强热带风暴；当弯曲圈时，达到强热带风暴；当弯曲云带旋转闭合时，便达到台风强度。云带旋转闭合时，便达到台风强度。 20强风切变云型强风切变云型：当台风云系移到强高空风切变区，
8、受高：当台风云系移到强高空风切变区，受高空强风的作用，台风的中高云系偏于台风的下风一侧。空强风的作用，台风的中高云系偏于台风的下风一侧。有眼云区型有眼云区型：台风眼是反映台风强度的一个参数。在增：台风眼是反映台风强度的一个参数。在增强红外云图上则通过眼指数强红外云图上则通过眼指数E描写眼的特征，而眼指数描写眼的特征，而眼指数E由眼周围的温度等级表示其值。由眼周围的温度等级表示其值。中心稠密云区中心稠密云区(CDO)：在可见光或红外云图上，在云带在可见光或红外云图上，在云带的曲率中心处或眼区四周出现一整片稠密云区，这就是的曲率中心处或眼区四周出现一整片稠密云区，这就是中心稠密云区。中心稠密云区。
9、中心密蔽冷云区型中心密蔽冷云区型( (CCC)CCC)嵌入中心型：嵌入中心型嵌入中心型：嵌入中心型又称中心冷云覆盖区又称中心冷云覆盖区( (CCC)CCC)，主要出现于增强红外云图主要出现于增强红外云图上，它是指在气旋中心附近的冷的圆形覆盖云区。当弯上，它是指在气旋中心附近的冷的圆形覆盖云区。当弯曲云带旋转闭合后，眼就出现在云系中，这时眼变得越曲云带旋转闭合后，眼就出现在云系中，这时眼变得越来越暖，眼区周围的密蔽云区变得越来越深厚。来越暖，眼区周围的密蔽云区变得越来越深厚。 212223242526四、利用卫星云图确定台风中心位置四、利用卫星云图确定台风中心位置 台风中心位置的确定对于台风路径
10、预报有重要作台风中心位置的确定对于台风路径预报有重要作用。由于定位所引起的预报误差可表示为用。由于定位所引起的预报误差可表示为 FEIE+6.3t 式中式中FE是未来时段是未来时段t台风中心位置预报误差，台风中心位置预报误差，IE是是定位误差。从上式可见当定位误差增大，将导致台风定位误差。从上式可见当定位误差增大，将导致台风路径预报的准确率降低。路径预报的准确率降低。 27热带气旋中心的定位方法热带气旋中心的定位方法台风中心台风中心：一般是指低压中心或风的环流中心，在卫一般是指低压中心或风的环流中心，在卫星云图上则是指云区的几何中心或涡旋云系的中心。星云图上则是指云区的几何中心或涡旋云系的中心
11、。在实际中，这些中心并不完全一致。在实际中，这些中心并不完全一致。台风中心的定位：台风中心的定位：用飞机、雷达可以确定台风中心位用飞机、雷达可以确定台风中心位置，但是时常受费用、条件和探测距离等诸多限制。置，但是时常受费用、条件和探测距离等诸多限制。而卫星云图具有较高的时空分辨率，可以及时观测而卫星云图具有较高的时空分辨率，可以及时观测到台风的全貌，能有效地确定台风中心位置。到台风的全貌，能有效地确定台风中心位置。 28用卫星云图对台风进行定位的方法用卫星云图对台风进行定位的方法 卫星云图定台风中心的主要根据：云区的卫星云图定台风中心的主要根据：云区的形状形状、云区、云区中的中的纹线纹线、云带
12、或云线的弯曲曲率云带或云线的弯曲曲率、云区中出现、云区中出现眼的特眼的特征征。有时为了定位的客观性，还采用对数螺旋线板和云。有时为了定位的客观性，还采用对数螺旋线板和云系模式确定。系模式确定。 1 1台风有眼时中心位置的确定台风有眼时中心位置的确定 当台风云区内出现小而圆的眼区或涡旋中心清楚时，当台风云区内出现小而圆的眼区或涡旋中心清楚时，眼或涡旋中心就是台风中心位置；眼或涡旋中心就是台风中心位置； 如果台风眼大而圆时，取其几何中心为台风中心位置；如果台风眼大而圆时，取其几何中心为台风中心位置；29如果台风眼大而不规则，则分析红外云图上冷云区中如果台风眼大而不规则，则分析红外云图上冷云区中台风
13、眼区的温度或色调，中心定在台风眼区的温度或色调，中心定在冷云区中色调最暗、冷云区中色调最暗、最暖的地方最暖的地方。当在密蔽冷云区。当在密蔽冷云区(9C)内出现暖点时，内出现暖点时，要当心假眼，眼的位置不能远离预计的云系中心要当心假眼，眼的位置不能远离预计的云系中心(CSC)；当在密蔽冷云区当在密蔽冷云区(9C)内出现较暖点时，其周围至少内出现较暖点时，其周围至少有曲率半径有曲率半径15纬距的半环状较冷的弯曲云带。纬距的半环状较冷的弯曲云带。2 2台风无眼时中心位置的确定台风无眼时中心位置的确定 当台风无眼时，根据台风当台风无眼时，根据台风云区的几何特点云区的几何特点和出现的和出现的云云带或云线
14、的曲率带或云线的曲率确定。一般按以下方法进行：确定。一般按以下方法进行：台风云型呈圆型对称，则通常画一圆，取圆心为台风台风云型呈圆型对称，则通常画一圆，取圆心为台风中心位置；中心位置； 30当台风云型不对称时，可以按以下当台风云型不对称时，可以按以下5步骤进行：步骤进行：第一步粗定位：确定云型整体中心，通过分析云线和云带的第一步粗定位：确定云型整体中心，通过分析云线和云带的弯曲曲率或模式确定中心的大致位置，如图弯曲曲率或模式确定中心的大致位置，如图720所示；所示； 31第二步细定位：在上一步找出的中心周围，进一步分析小第二步细定位：在上一步找出的中心周围，进一步分析小尺度云线或云带的汇合中心
15、或曲率中心，得到更准确的中尺度云线或云带的汇合中心或曲率中心，得到更准确的中心位置。这些云特征包括：心位置。这些云特征包括：眼或眼的指示特征；眼或眼的指示特征；低云线的曲率、云量极小区（晴空洞）或云线汇聚区；低云线的曲率、云量极小区（晴空洞）或云线汇聚区；中高云区特征，如云的弯曲、冷云区、穿透云顶或云区中中高云区特征，如云的弯曲、冷云区、穿透云顶或云区中的空洞等；的空洞等； 如图如图721所示，画出弯曲云带的轴线，并定出其终点所示，画出弯曲云带的轴线，并定出其终点A和舌尖点和舌尖点B，连结连结AB，其中点即为中心位置。，其中点即为中心位置。如果弯曲云带不明显，则可以如果弯曲云带不明显，则可以利
16、用云区中多条云线的曲率或利用云区中多条云线的曲率或云带弯曲边界画多条曲线，然云带弯曲边界画多条曲线，然后根据其中最大曲率云线的曲后根据其中最大曲率云线的曲率半径作圆，圆心就是台风中率半径作圆，圆心就是台风中心。心。 32第三步：将中心定位与预报位置比较其合理性：将上述得第三步：将中心定位与预报位置比较其合理性：将上述得到的定位中心与过去路径外推的台风中心相比较，检查到的定位中心与过去路径外推的台风中心相比较，检查定位中存在的问题。定位中存在的问题。第四步：将前一次时刻与当前时刻的中心在云区中的相对第四步：将前一次时刻与当前时刻的中心在云区中的相对位置比较：这一步帮助当台风中心不清楚，或有多个中
17、位置比较：这一步帮助当台风中心不清楚，或有多个中心出现的复杂中心位置。通过两时次云图上的弯曲云线心出现的复杂中心位置。通过两时次云图上的弯曲云线(带带)、卷云砧边界等持续云型的比较，保持最佳匹配。、卷云砧边界等持续云型的比较，保持最佳匹配。（对云系中心位置与云特征的匹配相似关系做比较）（对云系中心位置与云特征的匹配相似关系做比较）第五步：为最后调整中心位置：这一步是针对网格误差、第五步：为最后调整中心位置：这一步是针对网格误差、卫星斜视角误差、云系中心相对风场中心的位移等修正。卫星斜视角误差、云系中心相对风场中心的位移等修正。 33343536373839第四节第四节 卫星云图确定台风强度卫星
18、云图确定台风强度一、模式逐日强度演变一、模式逐日强度演变1 1热带气旋的初始云型热带气旋的初始云型 热带气旋的初始云型热带气旋的初始云型是第一天是第一天T1-T1-指数阶指数阶段时热带气旋云型，段时热带气旋云型，它常有如图它常有如图7 72222三三种常见云型，表现为种常见云型，表现为弯曲的对流云线或云弯曲的对流云线或云带旋向一个中心或环带旋向一个中心或环绕着一个云系中心。绕着一个云系中心。 402 2热带气旋逐日发展云型模式热带气旋逐日发展云型模式 通常热带气旋的发展是逐日发展的，图通常热带气旋的发展是逐日发展的，图723给出了三种云型给出了三种云型逐日发展的模式，图中逐日发展的模式，图中“
19、+”是中心位置：是中心位置：弯曲云带型逐日发展演变模式。当在云图上出现如图中的第一弯曲云带型逐日发展演变模式。当在云图上出现如图中的第一天特征天特征( (初始云型初始云型) )，弯曲云带的发展演变就开始了，其，弯曲云带的发展演变就开始了，其T T指数指数每日递增为每日递增为l l，当热带扰动确定为当热带扰动确定为TlTl后，第后，第3636h h就达到热带风暴就达到热带风暴强度强度T2.5T2.5，此时弯曲云带绕中心转半圈，当云带转一圈时，达此时弯曲云带绕中心转半圈，当云带转一圈时，达飓风强度，到第五天达到飓风强度，到第五天达到T5.5T5.5。中心浓密云区型。其主要特征是中心由密蔽云区所覆盖
20、，表现中心浓密云区型。其主要特征是中心由密蔽云区所覆盖，表现为中心密蔽云区逐日扩大，并伴有云带发展。为中心密蔽云区逐日扩大，并伴有云带发展。切变云带型，这是出现在高空有风切变情况下的云型，云区偏切变云带型，这是出现在高空有风切变情况下的云型，云区偏于中心的某一侧，其发展生命只有三天，最大于中心的某一侧，其发展生命只有三天，最大T T指数只有指数只有T3.5T3.5。 4142二、热带气旋强度的估算方法二、热带气旋强度的估算方法 Dvorak方法是世界气象组织多年来推广使用的卫星云图方法是世界气象组织多年来推广使用的卫星云图分析热带气旋强度的唯一方法。分析热带气旋强度的唯一方法。其基本思想，先根
21、据前面确定热带气旋中心位置时所划其基本思想，先根据前面确定热带气旋中心位置时所划分的热带气旋云型，计算各种云型的中心特征数分的热带气旋云型，计算各种云型的中心特征数(CF)和输入云带特征数和输入云带特征数BF，二者之和为由云图资料得到的二者之和为由云图资料得到的热带气旋强度热带气旋强度T指数（指数（DT），），即，即，DT=CF+BF；再运再运用热带气旋云型演变趋势，即发展用热带气旋云型演变趋势，即发展(D)或减弱或减弱(W)或少或少变变(S)、模式期望指数模式期望指数(MET)及云型指数及云型指数(PAT)等三因子，等三因子，对对DT作检验和订正，然后运用规则对订正后的作检验和订正，然后运用
22、规则对订正后的T指数指数再作限制，得到最后再作限制，得到最后T指数指数(FT)；最后还要经过规则的最后还要经过规则的判别，确认判别，确认FT的取值；得到现时强度指数的取值；得到现时强度指数(CI)。43 云带特征数云带特征数BFBF：根据外围旋转云带和中心强对流云带根据外围旋转云带和中心强对流云带的特征确定的特征确定。 半环状螺旋云带半环状螺旋云带-BF=0.5BF=0.5 环状螺旋云带环状螺旋云带-BF=1.0BF=1.0 一环半螺旋云带一环半螺旋云带-BF=1.5BF=1.5 双环螺旋云带双环螺旋云带-BF=2.0BF=2.0 中心圆形强对流云带特征数为中心圆形强对流云带特征数为3.0 3
23、.0 44 热带气旋的强度通常以每天热带气旋的强度通常以每天1 1个个T T指数变化，这是估计强度中必须掌指数变化，这是估计强度中必须掌握的一条基本规则；反过来，一个减弱中的热带气旋的云型，常常也是握的一条基本规则；反过来，一个减弱中的热带气旋的云型，常常也是按图中相反方向变化，按图中相反方向变化，T T指数每天也是减指数每天也是减1 1个。个。 1 1 估计热带气旋强度流程图估计热带气旋强度流程图 通过某种方法求得热带气旋的强度指数通过某种方法求得热带气旋的强度指数CICI以后，可以通过以后，可以通过表表5 51111查得相应的风力和中心最低气压。查得相应的风力和中心最低气压。452 2 用用EIREIR云图估计热带气旋强度云图估计热带气旋强度 46
