卫星云图分析课件

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1、1,卫星云图分析,2,目录,风云二号卫星简介 可见光云图 红外云图 卫星图像的基本特征 水汽云图 卫星云图上识别云的六个判据 卫星云图上各类云的识别 卫星云图上各类云的共存 红外资料在分析强对流天气中的应用 卫星云图上常见的云型和云系 一些重要天气系统的云型特征,3,我国成功发射“风云二号”D气象卫星,2006年12月8日，北京时间8日8时53分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将“风云二号”气象卫星送入预定轨道。 经过一系列控制，卫星将最终定点于东经86.5度赤道上空。,4,2006年12月8日 我国成功发射“风云二号”D气象卫星,5,我国成功发射“风云二号”D气象卫星,

2、“风云二号”气象卫星由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院为主研制，可全天候对地球进行连续气象监视，获取地球空间环境白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽分布图；收集和转发气象、海洋、水文等观测数据；监测太阳射线和空间粒子辐射数据等。 卫星重约1.39吨，在轨采用自旋稳定方式。 用户为中国气象局。,6,我国成功发射“风云二号”D气象卫星,我国于2004年11月19日发射的“风云二号”气象卫星，目前工作状况良好。 这次发射升空的“风云二号”气象卫星，既可以作为“风云二号”的在轨备份星，也可以根据需要与其配合进行立体业务观测，实现我国静止气象卫星双星业务系统建设目标，增强卫星在轨连续、稳定运行的

3、可靠性，为我国及周边国家天气观测、气象预报和减灾防灾发挥重要作用。 这颗卫星的发射成功，还对加强我国与国际气象组织的合作，提高我国在气象领域的国际地位具有重要意义。,7,“风云二号”气象卫星将为北京奥运预报天气,“风云二号”气象卫星将负责全面预报北京奥运期间天气，特别是奥运会开、闭幕式等大型活动及重要赛事时的天气变化情况，为北京奥运气象保障体系提供准确、及时的服务。,8,2020年以前中国还将发射22颗气象卫星,中国气象局有关负责人透露，2020年以前，中国还要发射22颗气象卫星。 据了解，这22颗气象卫星包括颗风云二号系列卫星，颗风云三号系列卫星和颗风云四号系列卫星。,9,中国已将颗气象卫星

4、送入太空,中国第二颗业务型静止轨道气象卫星风云二号05星（风云二号星）已于日上午在西昌卫星发射中心发射成功，这是中国发射的第颗气象卫星。,10,中国已将颗气象卫星送入太空,此前中国已将颗气象卫星成功送入太空，这七颗气象卫星包括颗风云一号极轨气象卫星和颗风云二号静止轨道气象卫星，它们的发射历程如下： 年月日，“风云一号”星在太原卫星发射中心成功发射。 年月日，“风云一号”星在太原卫星发射中心发射成功。 年月11日，“风云二号”星在西昌卫星发射中心成功发射。 年月11日，“风云一号”星在太原卫星发射中心发射成功。 年月日，“风云二号”星在西昌卫星发射中心成功发射。 年月日，“风云一号”星在太原卫星

5、发射中心成功发射。 年11月日，中国首颗业务型静止轨道气象卫星“风云二号”星在西昌卫星发射中心成功发射。 风云二号05星是风云二号星业务应用的在轨备份与接替星，必要时两颗星可实现双星观测，进一步扩大观测区域，实现重点区域的立体成像和重大灾害天气的短时间高频次监测，能够最大限度地减少灾害性天气所造成的损失。,11,与01批卫星相比，02批卫星在业务能力上有了显著提高，主要标志是:,提高了卫星的业务观测能力 01批卫星每天，28个时次，02批卫星提高到非汛期每天28个时次，汛期每天48个时次。 改善了星上有效载荷的性能 星载扫描辐射计从3个光谱通道增加到5个光谱通道；改善了可见光光谱的观测谱段；提

6、高了红外通道的辐射分辨率，量化等级从8比特提高到11比特，以改进各种定量产品的反演精度。 改进了低分辨率数据的广播方式 将模拟低分辨率数据广播(WEFAX)改为符合世界气象组织建议标准的低速率数据广播(LRIT)。,12,1、风云二号卫星简介,风云二号气象卫星定位于东经115赤道上空，它提供了以我国中部经度为中心的三分之一个地球范围内每小时一次的云图资料。 这些云图资料将填补我国西部、西亚、印度洋上的大范围资料空白，对天气预报有十分重要的意义。 我国处于中纬度西风带，天气系统大多从西边来，过去我国天气预报用的卫星云图主要使用日本的GMS卫星。 在GMS云图上，我国处于观测区的西北边缘，不仅云图

7、畸变很大，还不能看到从西边过来的天气系统。而从西伯利亚南下的冷空气，从西藏高原上东移的天气系统以及从印度洋上北上的暖湿气流都对我国天气有十分重要影响。 有了风云二号气象卫星以后，从我国西面过来的天气系统将处于它的监视范围之内。 风云二号气象卫星的导风资料，将填补印度洋上的广大资料空白区。 印度洋上空几乎没有岛屿，气象资料十分缺乏。印度洋上的卫星导风资料将是在这个地区进行天气分析的重要的基本资料。由于我国夏季季风的进退与印度洋上的天气系统关系密切，风云二号气象卫星在印度洋的导风资料，还将对改进我国夏季季风进程的预报有意义。,13,1、风云二号卫星简介（续）,风云二号气象卫星每小时提供一次云图。在

8、需要的时候，还要以进行加密观测。 这种高频次的云图资料，可以有效地监视暴雨、台风等灾害性中小尺度天气系统。 风云二号气象卫星的射出长波辐射资料，提供了大气中云的信息以及热带地区大尺度环流系统分布的信息。 这些信息揭示了大气中赤道辐合带、副热带高压等大尺度环流的中期振荡，是中期天气预报的有用工具。,14,1、风云二号卫星简介（续）,风云二号气象卫星在亚洲地区第一次提供了水汽云图。 水汽输送是大气中产生暴雨的基本条件。 水汽云图所提供的大气中、高层水汽输送情况对于我国暴雨形成的分析服务也是十分有意义的。,15,1、风云二号卫星简介（续）,FY-2卫星采用自旋稳定的姿态保持方式： 自旋轴垂直轨道平面

9、误差0.5； 自旋速率为981转/分（rpm），运行中可能提高为110rpm。 FY-2气象卫星的主要任务是： 获取可见光、红外云图和水汽图； 收集来自海洋漂浮站、无人自动气象站的观测数据； 播放展宽数字云图、低分辩率云图和天气图。,16,2、可见光云图,可见光云图： 气象卫星通过可见光波段（一般是0.5到0.7微米）探测获得的资料。 不同的地表、海洋等在可见光波段有不同的特征，可见光云图的探测值为反照率。 可见光资料只能在白天使用。 在FY-2云图中为通道5（ch5）的资料。,17,2、可见光云图（续）,可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段，如AVHRR仪器的CH1(0.68-0.725微

10、米）通道或静止卫星的(0.52- 0.75微米)，测量来自地面和云面反射的太阳辐射，如果将卫星接收到的地面目标物反射太阳辐射转换为图象，如果卫星接收到的辐射越大，用越白的色调表示；而对接收到的辐射越小，则用越暗的色调表示，这就得到可见光云图。,18,2、可见光云图（续）,在可见光云图上，物象的色调决定于反射太阳辐射的强度。 而卫星接收到的反射太阳辐射决定于入射到目标物上的太阳辐射，及目标物的反照率。 入射至目标物的太阳辐射又与太阳高度角有关。 因此，在可见光云图上物象的色调与其本射的反照率和太阳高度角有关。,19,反照率对可见光云图上色调的影响,在一定的太阳高度角下，卫星接收到的辐射仅决定于物

11、体的双向反射率，如果将地面看成朗伯面，则卫星接收的辐射仅取决于物体的反照率，物体的反照率愈大，它的色调愈白；反照率愈小，色调愈暗； 表2给出了各种云和地面目标物体的反照率。 表3给出了各类地面目标物在可见光云图上的色调。 反过来，可以根据卫星云图上的色调估算入射到地表面的太阳辐射、物象的反照率和双向反射率。,表2一些主要云和地面目标物的反照率,表2 一些主要云和地面目标物的反照率,表3 可见光云图上主要目标物的色调,22,3、红外云图,红外云图: 通过气象卫星上红外探测器得到的云图。 一切绝对温度高于0度的物体都会发出红外辐射，气象卫星通过红外扫描仪可探测物体的温度。 红外云图的优点是不论白天

12、夜间都可以实现连续观测，它的探测值是物体表面温度的分布情况。,23,3、红外云图（续）,在红外云图上的色调分布反映的是地面或云面的红外辐射或亮度温度分布，在这种云图上，色调愈暗，温度愈高，卫星接收到的红外辐射愈大；色调愈浅，温度愈低，辐射愈小。 根据卫星云图上的色调差异可以估计地面、云面的温度分布。,24,3、红外云图（续）,由于地表和大气的温度随季节和纬度而变，所以红外云图上的色调表现有以下几个特点：,25,3、红外云图（续）红外云图上地面、云面色调随纬度和季度而变化,在红外云图上，从赤道到极地，色调愈来愈变白，这是由于地面和云面的温度向高纬度地区递减的缘故。 同一高度上的云，愈往高纬度，云

13、顶温度降低，其低云比中高云尤为明显。 这就造成了在高纬度地区，低云和地表面的色调同中高云的色调很相近，这种现象在冬季最明显，而且尤其是在夜间，最不容易区分出冷的地表面上空的云。 在冬季热带和副热带地区，地表面和高云的温度差达110以上，在云图上有明显的反差；但是大陆极地区域，这种温度差不到20，这就是说在高纬度地区地表和云之间的温度差很小，所以在红外云图上只有很小的色调反差，不容易将云与冷地表区别开，云的类型也难以区别。,26,3、红外云图（续）红外云图上水面与陆地色调的变化,在冬季中高纬度地区，海面温度高于陆地温度，因此海面的色调比陆面要暗。但是到夏季，陆面的温度要高于海面温度，特别是在我国

14、北方沿海地区，还不到夏季白天陆地增温较快， 如山东半岛地区就表现为较暗的色调。 如果陆地与水面的温度相近，则它们的色调相近，水陆界线也不清楚。 在白天的陆地上，干燥地表的温度变化较大，其色调变化也大； 潮湿或有植被覆盖的地区，温度变化较干燥的地区小，其色调变化也较小。,27,4、卫星图像的基本特征：可见光云图与红外云图的比较,可见光云图上物象的色调决定于其的反照率和太阳高度角，红外云图上物象的色调决定于它的温度，所以比较这两种云图，有一些外貌上相差很大，但也有些是十分相似的。,图1 可见光和红外云图的比较,可见光云图的西北侧E处色调很暗，这是因在该处太阳高度角太低，光照不足之故；图上，越往东南

15、，太阳高度角越大，云色调越白。 相应在红外云图上E处，由于该时已是深秋时刻，地表的温度较低，显现较浅的色调。图中AB为白色卷云带，之下为中低云区，之南M处为较厚的中低云区。在红外云图上，越往南，温度越高，色调越暗。,29,5、水汽云图,以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸收带，在这一带内，卫星接收的是水汽发出的辐射，水汽一面吸收来自下面的辐射，同时又以自身温度发射红外辐射。 如果大气中水汽含量愈多，吸收来自下面的红外辐射愈多，到达卫星的辐射就愈少。 所以由卫星测量这一吸收带的辐射就能推测大气中水汽含量。由这一吸收带得出的图象称水汽图。,30,5、水汽云图（续）,对于给定的T(z)，卫星在水汽通

16、道测量的辐射决定于水汽含量。水汽越多，透过率越小，卫星接收的辐射越小，因此根据卫星测量的水汽辐射可以推算大气中的水汽分布。 在水汽图上，色调愈白表示大气中水汽含量愈多，反之就愈少。,31,5、水汽云图（续）,比较水汽图和红外云图，发现水汽图有以下特点： 在水汽图上，积雨云和卷云的表现十分清楚，其特征与红外云图类同； 难以在水汽图上见到地表和低云（低于850百帕），其发射的辐射被大气全部吸收而不能到达卫星； 在水汽图上的水汽表现远比红外图上的云区要宽广，因为在没有云的地方仍然有水汽存在；因此在水汽图上水汽区比云区要连续完整； 在水汽图上色调浅白的地区是对流层上部的湿区，一般与上升运动相联系；色调为黑区是大汽中的干区，相应大气中的下沉运动。,图(a)1999年9月5日11时GMS-5可见光,可见光云图，云系更为断裂，D涡旋没有任何表现。但可见光图上的有些目标物，特别是低云在水汽图上没有表现。,33,图(b)1999年9月5日11时GMS-5红外,红外云图上的A-B-C和G-D-E-F呈现断裂云系，D处涡旋较为清楚，但不如水 汽图清淅明显，I处的雷暴仍很清楚。,34,图(c)19