1、 卫星图像产品的识别与应用卫星图像产品的识别与应用 教学内容教学内容 1.气象卫星简介气象卫星简介2.卫星探测基本原理卫星探测基本原理 3.卫星图像的识别卫星图像的识别 4.卫星图像产品的应用卫星图像产品的应用5.教学思考题教学思考题教学目标教学目标了解气象卫星图像的探测原理了解气象卫星图像的探测原理熟悉一些重要天气系统的云型特征熟悉一些重要天气系统的云型特征掌握气象卫星图像的应用掌握气象卫星图像的应用教学重点与教学难点教学重点与教学难点教学重点：教学重点：1.1.卫星图像探测原理卫星图像探测原理2.2.卫星图像识别方法卫星图像识别方法3.3.一些重要系统的云型特征一些重要系统的云型特征教学难
2、点：教学难点：1.1.卫星资料在对流天气分析中的应用卫星资料在对流天气分析中的应用2.2.水汽图像的应用水汽图像的应用第一节第一节 气象卫星简介气象卫星简介气象卫星观测内容气象卫星观测内容 气象卫星的应用领域气象卫星的应用领域气象卫星的种类及特点气象卫星的种类及特点全球气象卫星观测系统全球气象卫星观测系统气象气象卫星卫星气气象卫星是携带各种大气遥感探测仪器，从空间对地象卫星是携带各种大气遥感探测仪器，从空间对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星。星。气气象卫星携带的气象遥感器能够接收和测量来自地球象卫星携带的气象遥感器能够接收和测量来自地球及其大气的可见
3、光、红外与微波辐射，并将它们转换及其大气的可见光、红外与微波辐射，并将它们转换成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可以出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可以发现天气变化的趋发现天气变化的趋势。势。世界上第一颗气象卫星于世界上第一颗气象卫星于1960年年4月月1日发射成功日发射成功 气象气象卫星主要观卫星主要观测测内容内容 卫星云图的拍摄。卫星云图的拍摄。云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测观测陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面
4、陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面状况的观测，如海洋表面温度、海冰和洋流等。状况的观测，如海洋表面温度、海冰和洋流等。大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布分布大气中臭氧的含量及其分大气中臭氧的含量及其分布。布。太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射。及地气体系向太空的红外辐射。空间环境状况的监测，如太阳发射的质子空间环境状况的监测，如太阳发射的质子 、a a 粒子和粒子和电子的通量密度。电子的通量密度。气象卫星的应用领域气象卫星的应用领域 卫星云图的出
5、现，扩大了我们的视野。通过卫星的监测，卫星云图的出现，扩大了我们的视野。通过卫星的监测，能在短时间内获得海洋以及其它资料稀少地区的气象信息。能在短时间内获得海洋以及其它资料稀少地区的气象信息。气象卫星具有视野开阔、观测范围广、观测时次多等优点气象卫星具有视野开阔、观测范围广、观测时次多等优点，在识别与跟踪中尺度天气系统方面特别有用在识别与跟踪中尺度天气系统方面特别有用。卫星云图成为监视台风和预报台风移动路径的十分有效卫星云图成为监视台风和预报台风移动路径的十分有效的工具，特别是台风定位已经离不开卫星云图的工具，特别是台风定位已经离不开卫星云图在全球变化的研究中，可以监测植被的覆盖情况、地壳构在
6、全球变化的研究中，可以监测植被的覆盖情况、地壳构造的变化、地形下沉、火山喷发、海洋环流异常与造的变化、地形下沉、火山喷发、海洋环流异常与El Nino事件等，亦可以监测大气中的臭氧以及大气环境的事件等，亦可以监测大气中的臭氧以及大气环境的变化。变化。卫星资料应用还发展到农业、森林火灾、洪水灾情、环境卫星资料应用还发展到农业、森林火灾、洪水灾情、环境监测等领域。监测等领域。气象卫星的种类及特点气象卫星的种类及特点 （1 1）近极地太阳同步轨道卫星（又称极轨气象）近极地太阳同步轨道卫星（又称极轨气象卫星）：卫星）：极轨气象卫星的轨道平面和太阳光线始终保极轨气象卫星的轨道平面和太阳光线始终保持固定的
7、交角。卫星的轨道接近圆形，飞行高度约为持固定的交角。卫星的轨道接近圆形，飞行高度约为60060015001500公里，卫星倾角（轨道平面和地球的赤道平公里，卫星倾角（轨道平面和地球的赤道平面的夹角）约为面的夹角）约为8181103103，这种卫星每天差不多在，这种卫星每天差不多在固定的时间经过同一地区两次。每隔固定的时间经过同一地区两次。每隔1212小时左右可以小时左右可以获得一次全球的气象资料。美国、中国、印度和俄罗获得一次全球的气象资料。美国、中国、印度和俄罗斯拥有极轨气象卫星斯拥有极轨气象卫星 太阳同步轨道卫星的优缺点：太阳同步轨道卫星的优缺点：优点：优点：（1 1）轨道近似圆形，轨道预
8、告、接收和资料定位方便）轨道近似圆形，轨道预告、接收和资料定位方便（2 2）有利于资料处理和使用；）有利于资料处理和使用；（3 3）全球观测；）全球观测；（4 4）在观测时有合适的照明，可以得到较充分的太阳能）在观测时有合适的照明，可以得到较充分的太阳能缺点：缺点：（1 1）对同一地点观测的时间间隔太长；）对同一地点观测的时间间隔太长；（2 2）不利对中小尺度天气系统的监测；）不利对中小尺度天气系统的监测；（3 3）相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻，利用不利）相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻，利用不利（2 2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星 地球同步
9、气象卫星的运行高度约为地球同步气象卫星的运行高度约为3580035800公里公里,其轨道其轨道平面和地球的赤道平面重合，运行周期和地球自转周平面和地球的赤道平面重合，运行周期和地球自转周期相等。从地球上看期相等。从地球上看,卫星静止在赤道某经度上空卫星静止在赤道某经度上空,所所以又称为静止卫星。静止卫星的有效观测视野为南纬以又称为静止卫星。静止卫星的有效观测视野为南纬 5050至北纬至北纬5050，经度跨距约，经度跨距约 100100的近圆形范围。的近圆形范围。这种卫星在不到这种卫星在不到 3030分钟的时间内就可对其视野范围内分钟的时间内就可对其视野范围内的大气进行一次观测。所以地球同步卫星
10、有利于监视的大气进行一次观测。所以地球同步卫星有利于监视变化快和生命史短的天气系统，如台风、强风暴（见变化快和生命史短的天气系统，如台风、强风暴（见雷暴）等。雷暴）等。地球同步轨道卫星的优缺点地球同步轨道卫星的优缺点优点：优点：（1 1）高度高，视野广；）高度高，视野广；（2 2）对同一地区连续观测；）对同一地区连续观测；（3 3）监视中小尺度天气系统；）监视中小尺度天气系统；（4 4）圆轨道，定位、处理、接收方便。）圆轨道，定位、处理、接收方便。缺点：缺点：（1 1）不能观测两极；）不能观测两极；（2 2）高度高，精度难提高。）高度高，精度难提高。如果把这两种卫星配合起来，互相补充，就可以组
11、成如果把这两种卫星配合起来，互相补充，就可以组成比较完善的全球空间气象观测系统。比较完善的全球空间气象观测系统。目前，日本目前，日本GMSGMS系列静止气象卫星、俄罗斯的系列静止气象卫星、俄罗斯的GOMESGOMES卫星、欧盟卫星、欧盟 METEOSAT-3 METEOSAT-3 卫星、印度的卫星、印度的INSATINSAT以及美国的两颗静止卫星以及美国的两颗静止卫星(GOES-E(GOES-E和和GOES-W)GOES-W)共共6 6颗卫星组成了地球静止气象卫星监颗卫星组成了地球静止气象卫星监测网。它们分别位于全球赤道东经测网。它们分别位于全球赤道东经140 140 度、东度、东经经76 7
12、6 度、西经度、西经7575度、东经度、东经7474度、西经度、西经7575度、度、西经西经135135度上空。另外，还有三颗极轨卫星度上空。另外，还有三颗极轨卫星(2(2颗美国颗美国NOAANOAA卫星，卫星，1 1颗俄罗斯颗俄罗斯METEOMETEO卫星卫星)，这，这些卫星每天实时监视大气天气系统的运动和变些卫星每天实时监视大气天气系统的运动和变化。化。全球气象卫星观测系统全球气象卫星观测系统中国也先后成功地发射了中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（颗气象卫星（3颗风颗风云云1和和3颗风云颗风云2）。依靠这些卫星，中国）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云建立了自己
13、的卫星天气预报和监测系统。风云1是一种极地轨道气象卫星。星上装有若干是一种极地轨道气象卫星。星上装有若干个高分辨率扫描辐射计。包括个高分辨率扫描辐射计。包括4个可见频道和个可见频道和1个红外频道。风云个红外频道。风云2是一种静止气象卫星。是一种静止气象卫星。星上装有多频道扫描辐射计。包括星上装有多频道扫描辐射计。包括1个可见波个可见波段、段、1个红外波段和个红外波段和1个水汽波段。载荷包括个水汽波段。载荷包括S频段传输和云图预报转发器，频段传输和云图预报转发器，UFH/S频段数据频段数据采集转发器和空间环境监测设备。采集转发器和空间环境监测设备。全球气象卫星观测系统全球气象卫星观测系统第二节第
14、二节 卫星探测基本原理及图像类别卫星探测基本原理及图像类别卫星图像类别卫星图像类别可见光图像探测原理及其特征可见光图像探测原理及其特征红外图像探测原理及其特征红外图像探测原理及其特征水汽图像探测原理及其特征水汽图像探测原理及其特征卫星图像类别卫星图像类别 目前在业务上常用以下几种图像产品：目前在业务上常用以下几种图像产品：可见光图像（可见光图像（VISVIS），它是可见光和近红外波段太阳光），它是可见光和近红外波段太阳光反射辐射的图像（波长反射辐射的图像（波长0.40.41.1m1.1m）；）；红外图像（红外图像（IRIR），它是地气系统在热红外波段发射的），它是地气系统在热红外波段发射的图像
15、（波长图像（波长101012m12m）；）；水汽图像（水汽图像（WVWV），它是水汽发射辐射的图像（波长），它是水汽发射辐射的图像（波长6 67m7m）；）；以及通道以及通道3 3图像（图像（3.7m3.7m），它是太阳和地气系统重叠），它是太阳和地气系统重叠区辐射的图像，有时称这一波段为近红外区辐射的图像，有时称这一波段为近红外可见光图像探测原理及其特征可见光图像探测原理及其特征 卫星在可见光谱段测量来自地面、云面反射的太阳辐卫星在可见光谱段测量来自地面、云面反射的太阳辐射，并将卫星接收的这种辐射转换为图象称为可见光射，并将卫星接收的这种辐射转换为图象称为可见光云图。卫星在可见光谱段选用的波
16、长间隔有：云图。卫星在可见光谱段选用的波长间隔有：0.520.520.75m0.75m和和0.580.580.68m0.68m。可见光图像测量的是反射的太阳光，当它用黑白方式可见光图像测量的是反射的太阳光，当它用黑白方式显示时，较黑的色调代表低的亮度（即低的反射辐射显示时，较黑的色调代表低的亮度（即低的反射辐射强度）；较亮的色调代表高的亮度。强度）；较亮的色调代表高的亮度。卫星在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的卫星在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。
17、则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。在可见光云图上，物体反照率越大，色调越白；反照率在可见光云图上，物体反照率越大，色调越白；反照率越小，色调越暗。越小，色调越暗。通常云层越厚，反照率越大，色调也越白。通常云层越厚，反照率越大，色调也越白。而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表现为黑色；陆而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表现为黑色；陆地反照率比海洋略大，表现为灰色；而潮湿或森林覆盖地反照率比海洋略大，表现为灰色；而潮湿或森林覆盖的地区表现为灰暗的色调。在电视显示的卫星云图上，的地区表现为灰暗的色调。在电视显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。地表和海洋常用绿色和蓝色表示。可见光云图是
18、窗区图像。（有一些光谱区域，在那里所可见光云图是窗区图像。（有一些光谱区域，在那里所有的气体的吸收都很弱，大气几乎是透明的，我们称这有的气体的吸收都很弱，大气几乎是透明的，我们称这些区域为些区域为“窗区窗区”。）。）可见光云图只有白天才有。可见光云图只有白天才有。红外云图与可见光云图的比较红外云图与可见光云图的比较 可可 见见 光光 云云 图图黑黑I深深灰灰灰灰淡灰淡灰白白宇宙空间宇宙空间消失中的卷云消失中的卷云砧砧密卷云、卷层云、高山积雪卷云密卷云、卷层云、高山积雪卷云砧，极地冰雪砧，极地冰雪白白高层云（薄）高层云（薄）纤维状卷云纤维状卷云高层云（厚）浓积云高层云（厚）浓积云淡淡灰灰高山森林
19、高山森林西西藏藏高高 原原纤维状卷云纤维状卷云晴天积云卷层晴天积云卷层云（薄）云（薄）层云（厚）雾（厚）层云（厚）雾（厚）灰灰冷海洋冷海洋晴天积云沙漠晴天积云沙漠（夜间）（夜间）层积云层积云深深灰灰暖海洋暖海洋沙漠（白）沙漠（白）黑黑红红外外云云图图红外图像红外图像IR探测原理及其特征探测原理及其特征卫星在卫星在10.510.512.512.5微米通道测量来自地表和云微米通道测量来自地表和云面发射的红外辐射，并将这种辐射以图象表示面发射的红外辐射，并将这种辐射以图象表示就是红外云图。就是红外云图。红外云图上的色调决定于物体自身的温度红外云图上的色调决定于物体自身的温度.物物体温度越高，发射的辐
20、射越大，色调越暗体温度越高，发射的辐射越大，色调越暗;反反之之,越白越白.红外云图是一张温度分布图。由于大气有吸收红外云图是一张温度分布图。由于大气有吸收及物体发射率不完全为及物体发射率不完全为1 1，卫星接收到的红外，卫星接收到的红外辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。在红外云图上云顶高而厚的云，其温度低呈白的色在红外云图上云顶高而厚的云，其温度低呈白的色调。低云的云顶温度较高，呈现较暗的色调，与地调。低云的云顶温度较高，呈现较暗的色调，与地面相近。由于各类云的云顶
21、温度的差异较大，故在面相近。由于各类云的云顶温度的差异较大，故在红外云图上可以识别各种高度的云。红外云图上可以识别各种高度的云。此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本身的热惯量而不同，所以在红外云图上的色调亦不身的热惯量而不同，所以在红外云图上的色调亦不同。在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，同。在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，以与云相区分开。以与云相区分开。红外云图也是窗区图像。红外云图也是窗区图像。水汽图像探测原理及其特征水汽图像探测原理及其特征卫星选用卫星选用6.7m6.7m水汽吸收谱段接收大气中水汽水汽吸收谱段接收大气中水汽
22、发射的辐射，并以图像表示便得到水汽云图。发射的辐射，并以图像表示便得到水汽云图。卫星接收到的辐射主要决定于水汽含量。大气卫星接收到的辐射主要决定于水汽含量。大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽层到达越少，大气低层的辐射越可以透过水汽层到达卫星卫星，则卫星接收的辐射越大。，则卫星接收的辐射越大。与窗区红外图像一样，在水汽图像上亮温越低，与窗区红外图像一样，在水汽图像上亮温越低，色调越白，表示水汽越多；亮温越高，色调越色调越白，表示水汽越多；亮温越高，色调越黑，表示水汽越少。黑，表示水汽越少。水汽图像也是红外波段的图
23、像，但它是吸收带水汽图像也是红外波段的图像，但它是吸收带波段的图像。波段的图像。在在6.7m6.7m这一波段，水汽一面接收来自下面的这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以自身较低的温度发射红外辐射。在辐射，又以自身较低的温度发射红外辐射。在一般的潮湿大气中，卫星所接收到的大部分水一般的潮湿大气中，卫星所接收到的大部分水汽通道（汽通道（6.7m6.7m ）辐射来自于）辐射来自于300300600hpa600hpa气层中。但在干燥大气中，有些辐射也许会来气层中。但在干燥大气中，有些辐射也许会来自低达自低达800 hpa800 hpa的大气低层的大气低层。故水汽图像不能故水汽图像不能提供大气整层
24、水汽含量的信息，只能探测到对提供大气整层水汽含量的信息，只能探测到对流层中上层的水汽，流层中上层的水汽，700hpa700hpa以下的水汽是看不以下的水汽是看不到的到的第三节第三节 卫星图像的识别卫星图像的识别卫星云图上识别云的判据卫星云图上识别云的判据 卫星云图上常见的天气尺度云系卫星云图上常见的天气尺度云系一些重要天气系统的云型特征一些重要天气系统的云型特征卫星云图上识别云的判据 在卫星云图上识别云的判据主要有六个：（1）结构型式：是指不同明暗程度物象点的分布式样，如带状、涡旋状、细胞状和波状等。（2）范围大小：是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推断形成云的物理过程，尺度小的云系常与中小尺
25、度天气系统相关；尺度大的则与大尺度的天气系统联系。（3）边界形状：不同类型的云，边界不尽相同。云的边界形状有直线的、圆形的、环形的、气旋性弯曲的、反气旋性弯曲的等。（4）色调：是指物象的亮度。可见光云图上云的色调与云厚、云面光滑程度和云的成分有关。红外云图上则与云顶温度相关。水汽图像上色调则取决于水汽含量。（5）暗影：是指在可见光云图上，在一定太阳高度角下，高的云在低的目标物上的投影。（6）纹理：用来表示云顶表面粗糙程度的。如层云（雾）云顶表面均匀、光滑；而积云浓积云表面多起伏、不均匀。卷云的纹理呈纤维状。卫星云图上常见的天气尺度云系带状云系：指长宽之比至少为4：1的连续云区，它由多层云系组成
26、。宽度大于1纬距的称云带，小于1纬距的为云线。急流、锋面、赤道辐合带都表现为带状云系。涡旋云系：指一条或几条云带按螺旋状旋向一个共同的中心，这种云系与大尺度涡旋相联系。一条发展完好的温带螺旋型云带常常与一条锋面相联系。台风、热带低压、高空冷涡都表现为涡旋云系。冷锋云带冷锋云带细胞状云系：冷空气到达暖而湿的表面，受下垫面的加热产生对流，形成细胞状结构的对流云系。细胞的直径仅几十公里，它分为开口和闭合两种。开口细胞状云系中间无云，四周有云，呈指环状或U字形，主要为浓积云，一般出现于低压周围的气旋性环流内。闭合细胞状云系中间有云，四周无云，呈球状，主要是层积云，一般出现在高压东南象限内。细胞状云系细
27、胞状云系云团：云团是产生暴雨和强对流天气的一种重要的中尺度系统。云团是由多个大小不等的积雨云单体或积状云与层状云混合体组成，它们顶部的卷云粘连成一片，表现为密实的白色云区。其尺度相差很大，小的不到一个纬距，大的可达7个纬距以上。许多热带系统都与它有关，它占热带地区面积的20%。斜压叶状云系：一种与高空槽前斜压区相联系，状如斜压叶状云系：一种与高空槽前斜压区相联系，状如植物叶子的云系，这种云系与西风带中的锋生区或气植物叶子的云系，这种云系与西风带中的锋生区或气旋生成有关，在红外云图上表现最清楚。旋生成有关，在红外云图上表现最清楚。斜压叶云系表现为一条较宽的云带，它的后（北）边斜压叶云系表现为一条
28、较宽的云带，它的后（北）边界光滑整齐，呈现界光滑整齐，呈现“S”S”形，其形，其T T处向北凸起，呈反气处向北凸起，呈反气旋弯曲，旋弯曲，“S”S”处向南凹，呈气旋性弯曲；斜压叶云系处向南凹，呈气旋性弯曲；斜压叶云系西界西界W W处有处有“V”V”字型缺口，这种缺口是由于西北急流字型缺口，这种缺口是由于西北急流侵入云系的西边界形成的。斜压叶云系的东半部主要侵入云系的西边界形成的。斜压叶云系的东半部主要以卷云为主，越往西云顶高度降低，色调变暗。在云以卷云为主，越往西云顶高度降低，色调变暗。在云区西端的区西端的“V”V”字缺口北侧以中低云为主，南侧以低云字缺口北侧以中低云为主，南侧以低云为主。为主
29、。逗点云系：一种形如标点符号中逗点云系：一种形如标点符号中“，”的云系，它是的云系，它是涡旋云系的一种。它的形成可以解释为大气闭合环流迭涡旋云系的一种。它的形成可以解释为大气闭合环流迭加于一云区，由于闭合环流的作用，在环流中心之南加于一云区，由于闭合环流的作用，在环流中心之南（晴空区）偏西气流侵入云区，而在环流中心以北，云（晴空区）偏西气流侵入云区，而在环流中心以北，云随气流由云区向西平流，最后形成逗点状云系，这时低随气流由云区向西平流，最后形成逗点状云系，这时低压中心与最大正涡度中心重合。如果逗点云系是移动的，压中心与最大正涡度中心重合。如果逗点云系是移动的，则云系发生变形，涡度中心偏于低压
30、中心的前方。（动则云系发生变形，涡度中心偏于低压中心的前方。（动画演示）画演示）逗点云系常出现在等涡度线与等高线相交的正涡度平流逗点云系常出现在等涡度线与等高线相交的正涡度平流区域内，所以也称为区域内，所以也称为 正涡度平流云系。正涡度平流云系。逗点云系形成和发展演变模型图逗点云系形成和发展演变模型图初生的逗点云系（图示），由初生的逗点云系（图示），由“S”S”形的后边界、头部、形的后边界、头部、尾部和干舌区组成。尾部和干舌区组成。成熟的逗点云系（图示），表现成一个大尺度的逗点成熟的逗点云系（图示），表现成一个大尺度的逗点云，由斜压叶云系、涡度逗点云和变形云带三部分组成云，由斜压叶云系、涡度逗
31、点云和变形云带三部分组成两种主要逗点云系模型图两种主要逗点云系模型图一些重要天气系统的云型特征冷锋云系：冷锋云系表现为长达千余公里，气旋性弯曲的云带，它常与涡旋云系连结。其分为活跃和不活跃两类：活跃冷锋位于500hPa槽前，走向与对流层中层气流一致，云系连续稠密，由多层云组成；不活跃冷锋位于500hPa槽后，云带与高空气流垂直，云系断裂不完整，以中低云系为主。冷锋云系的长度和宽度相差很大，这决定大气运动尺度、锋面坡度和水汽条件。暖锋云系：表现为3百到5百公里宽，几百公里长，长宽之比很小，向冷空气一侧 凸起的卷云覆盖区，云系以多层云为主，卷云下还有大量的中低云，色调明亮。静止锋云系：表现为一条没
32、有气旋性或反气旋性曲率的宽云带。边界不规则，云区内云的分布不均匀，有时开裂；有时稠密。锢囚锋云系：表现为一条宽几百公里较白亮的螺旋云带，其中心与气旋环流中心相重合。由于云带后部冷空气侵入，其后界整齐光滑，并伴有干舌（无云区或少云区），云带的前边界参差不齐。高空槽云系：中高云，带、盾、片状，槽线在高空槽云系：中高云，带、盾、片状，槽线在云区后界，脊在前界云区后界，脊在前界温带气旋云系：完整的温带气旋伴有冷、暖、锢囚温带气旋云系：完整的温带气旋伴有冷、暖、锢囚锋云带，具有三种锋面的共有特征。锋云带，具有三种锋面的共有特征。（1 1）波动阶段：锋面云带变宽，向冷区凸起，色波动阶段：锋面云带变宽，向冷
33、区凸起，色调变白，中高云加多。调变白，中高云加多。（2 2）发展阶段：锋面云带隆起部分更明显，中高发展阶段：锋面云带隆起部分更明显，中高云后界开始向云内凹。云后界开始向云内凹。（3 3）成熟阶段：云系后部有明显干舌，螺旋结构）成熟阶段：云系后部有明显干舌，螺旋结构明显，云带伸至涡旋中心。明显，云带伸至涡旋中心。（4 4）锢囚阶段：干舌伸到气旋中心，螺旋云带围）锢囚阶段：干舌伸到气旋中心，螺旋云带围绕中心旋转一周以上，高低空环流中心与云系涡绕中心旋转一周以上，高低空环流中心与云系涡旋中心重合。旋中心重合。完整的温带气旋云系 冷冷暖暖 锋锋锢锢囚囚锋锋锋锋高空冷涡高空冷涡云系：云系：圆圆形、逗点形
34、、逗点状或半月状或半月形云区，形云区，云系分布云系分布不均，涡不均，涡区及其附区及其附近常有造近常有造成强对流成强对流天气的对天气的对流云发展流云发展急流云系：表现为左界光滑整齐，与急流轴平行急流云系：表现为左界光滑整齐，与急流轴平行的卷云区。急流呈反气旋弯曲时，云系稠密，急的卷云区。急流呈反气旋弯曲时，云系稠密，急流呈气旋性弯曲处云系稀少或无云。在可见光云流呈气旋性弯曲处云系稀少或无云。在可见光云图上，急流云系左界有明显图上，急流云系左界有明显 的阴影，而且暗影的阴影，而且暗影呈现反气旋弯曲的线状。呈现反气旋弯曲的线状。台风云系：在卫星云图上，台风由台风眼、中心台风云系：在卫星云图上，台风由
35、台风眼、中心稠密云区和螺旋云带组成。台风眼分成大眼、小稠密云区和螺旋云带组成。台风眼分成大眼、小眼、圆眼和不规则形状眼，它可以位于台风云区眼、圆眼和不规则形状眼，它可以位于台风云区中心，也可位于台风云区边缘。中心稠密云区边中心，也可位于台风云区边缘。中心稠密云区边界越光滑，云型越圆，尺度越大，越稠密，台风界越光滑，云型越圆，尺度越大，越稠密，台风强度越大。台风云带越宽，环绕台风中心的圈数强度越大。台风云带越宽，环绕台风中心的圈数越多，强度越大。越多，强度越大。切变线云系：呈带状，为中低云、积云切变线云系：呈带状，为中低云、积云江淮切变线云系江淮切变线云系热带辐合带云系（热带辐合带云系（ITCZ
36、ITCZ）在卫星云图上的低纬地区，在热带辐合带（在卫星云图上的低纬地区，在热带辐合带（ITCZITCZ）的位置上表现为一条东西走向的云带，其上有强的位置上表现为一条东西走向的云带，其上有强烈的积雨云活动。烈的积雨云活动。有时云带很窄（只有有时云带很窄（只有2 23 3个纬个纬距），但云区连续且长达数千千米；有时它的云距），但云区连续且长达数千千米；有时它的云带断裂成为一个个大云团，其直径可达带断裂成为一个个大云团，其直径可达5 51010个纬个纬距，其中有些表现为涡旋云系。这种扰动云系一距，其中有些表现为涡旋云系。这种扰动云系一般自东向西移动，西太平洋上的大多数台风就是般自东向西移动，西太平洋
37、上的大多数台风就是由它们发展起来的。由它们发展起来的。ITCZITCZ包括季风槽和信风槽两种。季风槽由西南季包括季风槽和信风槽两种。季风槽由西南季风和偏东信风汇合而成，槽中风速小，扰动较为风和偏东信风汇合而成，槽中风速小，扰动较为活跃，活跃，信风槽是由东北信风和东南信风汇合而成，信风槽是由东北信风和东南信风汇合而成，表现为一条辐合渐近线云带，内嵌的扰动不太活表现为一条辐合渐近线云带，内嵌的扰动不太活跃跃 热带辐合带云系东风波云系：常表现为倒东风波云系：常表现为倒V V形、逗点状涡旋、形、逗点状涡旋、积云团。积云团。夏季在西北太平洋上，当副热带高压脊线位夏季在西北太平洋上，当副热带高压脊线位于于
38、3030N N3535N N时，在其南侧的东风气流中，时，在其南侧的东风气流中，有时可以看到东风波云系。它通常向西南方有时可以看到东风波云系。它通常向西南方向进入我国南海东北部，有时影响我国闽南向进入我国南海东北部，有时影响我国闽南和广东沿海，造成暴雨或大暴雨天气。较强和广东沿海，造成暴雨或大暴雨天气。较强的东风波具有较为完整的螺旋云系，而弱的的东风波具有较为完整的螺旋云系，而弱的东风波则表现为一团小范围的云区。东风波则表现为一团小范围的云区。第四节第四节 卫星图像产品的应用卫星图像产品的应用估计热带气旋的强度和移动估计热带气旋的强度和移动对流天气分析对流天气分析估计降水量估计降水量思路：设想
39、热带气旋中心眼区的有、无，眼区范围大小、形状、眼区温度；中心稠密云区范围大小，云顶温度；螺旋云带有无、多少，云带顶温度；螺旋云带环绕中心稠密云区的程度能表示热带气旋发展的强度，利用历史资料分析，统计给出各种不同云系特征定量指数，再用历史资料建立计算TS指数与热带气旋强度之间的统计方程和查算表估计热带气旋强度。热带气旋强度估计热带气旋强度估计热带气旋强度估计方法方法：TS=TA+TB+TC+TD TA：热带气旋环流中心（CSC）指数 TB：热带气旋中心稠密云区（CDO）指数 TC：环绕热带气旋的螺旋云带指数 TD：热带气旋云带环绕环流中心紧密度指数 热带气旋环流中心（热带气旋环流中心（CSC）特
40、征指数）特征指数TA的计算的计算 TA=TA1+TA2 当热带气旋没有眼时利用热带气旋环流中心相对热带气旋中心稠密当热带气旋没有眼时利用热带气旋环流中心相对热带气旋中心稠密云区的位置计算云区的位置计算TA，即，即TA=TA1；有眼时，计算眼的指数；有眼时，计算眼的指数TA=TA2，TA2=TA2S+TA2D+TA2T，式中，式中TA2S是眼的形状指数，是眼的形状指数，TA2D是眼的大小指数，是眼的大小指数，TA2T是眼区温度指数。是眼区温度指数。CSC相对于强对流稠密云区的位置 指数TA1CSC在强对流稠密云区之外1.0CSC在强对流稠密云区边沿1.5CSC在强对流稠密云区之内（距云区边沿1.
41、0纬距）2.8CSC在强对流稠密云区之内（距云区边沿1.0纬距）4.0CSC在强对流稠密云区中心4.5表表7-1 热带气旋环流中心特征指数热带气旋环流中心特征指数TA1表表7-2 热带气旋眼特征指数热带气旋眼特征指数TA2眼形状指数TA2S眼区直径（lat No）指数TA2D眼区温度（c）指数TA2T螺旋眼螺旋眼3.00.00.31.0202.2不规则不规则3.50.40.70.520122.0圆圆 眼眼4.00.70.21151.8TA2=TA2S+TA2D+TA2T4-321.5-33-451.0-45-560.7-57-740.4 热带气旋中心稠密云区（热带气旋中心稠密云区（CDO）特征
42、指数）特征指数TB的计算的计算 TB=TB1+TB2 式中式中TB1是是CDO云区云顶的最低温度指数，云区云顶的最低温度指数，TB2是是CDO云区面积指云区面积指数。数。当热带气旋没有中心稠密云区时，当热带气旋没有中心稠密云区时，TB=0。表7-3 热带气旋中心稠密云区（热带气旋中心稠密云区（CDO）特征指数）特征指数TB CDO云顶的最低 温度（c）指数TB1 CDO的面积（lat No）面积TB2-45-561.0150.5-57-731.56100.8-74-802.011151.2-812.516201.5 TB=TB1+TB2 202.0 热带气旋螺旋云带特征指数热带气旋螺旋云带特征
43、指数TB的计算的计算 TC=TC1+TC2式中式中TC1是螺旋云带云顶的最低温度指数，是螺旋云带云顶的最低温度指数，TB2是螺旋云带数指数。是螺旋云带数指数。表7-4 热带气旋螺旋云带特征指数热带气旋螺旋云带特征指数TB螺旋云带云顶的最低温度（c）指数TC1螺旋云带数（圈）指数TB2-33-451.011.0-45-561.521.5-57-732.032.0-74-802.542.5-813.0环流中心有强对流稠密云带3.5TC=TC1+TC2 计算总计算总TS指数和估计热带气旋强度指数和估计热带气旋强度 求求TS=TA+TB+TC+TD，根据历史资料建立计算根据历史资料建立计算TS指数与热
44、指数与热带气旋强度之间的统计方程和查算表：带气旋强度之间的统计方程和查算表：VMAX=-36.1002+6.0558 TS 热带气旋云带环绕环流中心紧密度特征指数热带气旋云带环绕环流中心紧密度特征指数TD的计算的计算 TD是热带气旋云带环绕环流中心结构的指数是热带气旋云带环绕环流中心结构的指数表7-5 热带气旋紧密度特征指数热带气旋紧密度特征指数TD螺旋云带数（圈）0.51.01.52.02.53.0指数TD0.51.01.52.02.53.0表表7-6 最大风速与最低海平面气压的关系最大风速与最低海平面气压的关系最大风速（m/s）最低海海平面气压（hpa）（014 N）最低海海平面气压（hp
45、a）(1525 N)最低海海平面气压（hpa）(25 N）151000100099920995994993259889879863098198097935974972970409659639614595795495150947944940559379339296092792291765916911904709058998917589388697780881873863858698608499085684683395842831818100829817802一般来说：热带气旋环流中心越靠近强对流稠密云区中心；眼区形状呈圆形，眼区直径越小；眼区温度越高；热带气旋中心稠密云区云顶的温度越低，面积越大
46、；螺旋云带云顶的温度越低，圈数越多；热带气旋云带环绕环流中心圈数越多，结构越紧密，则热带气旋的强度越大。1、西 行 类 2、西北行 3、北上类 4、东北类 热带气旋移动估计热带气旋移动估计热带气旋的移动受到环境云场的影响和自身与云形特征的热带气旋的移动受到环境云场的影响和自身与云形特征的制约，当二者不一致时，应考虑自身与云形特征预报未来制约，当二者不一致时，应考虑自身与云形特征预报未来的移动方向和位置。的移动方向和位置。环境云场对热带气旋的影响环境云场对热带气旋的影响13 20WJ 1215JJ西西 东东大 于10WJ10个 1520WJ611WJ613WJ（PJ 8.8WJ）610WJ GG
47、 依据热带气旋自身云系特征预报其移动的经验规则：向其长轴方向移动；向其云区强稠密云区方向移动；呈“9”字型的热带气旋西行；呈“6”字型的热带气旋北上或转向；由热带气旋云区长轴的旋转判断其移向。对流天气分析 以下的一些基本观测事实值得在工作中注意：以下的一些基本观测事实值得在工作中注意：对流云对流云以以团状团状为特征，团状的直径可以大到数十千米；如果红为特征，团状的直径可以大到数十千米；如果红外图像中是冷云顶，可见光图像又很外图像中是冷云顶，可见光图像又很明亮明亮，说明有深对，说明有深对流；在红外和可见光图像上比较小的对流单体和比较大流；在红外和可见光图像上比较小的对流单体和比较大的对流云罩上风
48、方都会有非常的对流云罩上风方都会有非常清晰的边界清晰的边界；卷云从最活；卷云从最活跃的对流区向下风方延伸，形成弥散的跃的对流区向下风方延伸，形成弥散的云砧云砧；较大的云；较大的云罩指示着有积雨云的复合体存在，即所谓的中尺度对流罩指示着有积雨云的复合体存在，即所谓的中尺度对流系统（系统（MCSMCS），它们经常与暴雨、冰雹、闪电、破坏性），它们经常与暴雨、冰雹、闪电、破坏性强风或龙卷等强天气有关；对流云罩的形状与风有关，强风或龙卷等强天气有关；对流云罩的形状与风有关，可以形成飑线一样的线状结构，也可以呈现出卵状或逗可以形成飑线一样的线状结构，也可以呈现出卵状或逗点状。点状。用卫星云图发现的中尺度
49、天气系统的云系有：（1）飑线云系，（2）中尺度高压雷暴云团，（3）局地热力对流云系等等。对临时预报相对重要的中尺度天气现象包括：（1）午后发展成雷暴的早晨云覆盖效应。（2）弧状云线与对流尺度间相互影响的过程。（3）雾和层云蚀损特性。（4）强效应局地尺度的不均匀加热机制，如：海陆、湖泊和河流与沿岸的边界，会引起雷暴发展。（5）中尺度对流复合体系统。（6）极地低压的优势。（7）逗点云特征。（8）引起暴洪的中尺度对流系统等等。根据天气学的概念，大气中对流云单体常常会排列组成根据天气学的概念，大气中对流云单体常常会排列组成一条狭长的带状，相应的地面天气图上，有一条风向急转带，一条狭长的带状，相应的地面
50、天气图上，有一条风向急转带，在这条带上，天气现象很类似孤立的局部雷雨，但要比雷雨在这条带上，天气现象很类似孤立的局部雷雨，但要比雷雨严重得多，有时伴有冰雹和大风等剧烈天气。长期以来，气严重得多，有时伴有冰雹和大风等剧烈天气。长期以来，气象工作者把这条风的不连续带就称象工作者把这条风的不连续带就称为飑线。为飑线。在卫星云图上，飑线通常表现成在卫星云图上，飑线通常表现成一条由积雨云组成的强对流云带。由一条由积雨云组成的强对流云带。由于积雨云群的相互合并，飑线云带常于积雨云群的相互合并，飑线云带常常表现常表现非常明亮非常明亮。飑线云带云顶向上伸展很高，多达。飑线云带云顶向上伸展很高，多达1010公里
