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1、第三章第三章 气象卫星遥感大气基本气象卫星遥感大气基本 原理和资料产品原理和资料产品 电磁波谱电磁波谱1太阳、地球太阳、地球-大气系统辐射及其在大气中传输特性大气系统辐射及其在大气中传输特性 2卫星云图观测原理卫星云图观测原理3气象卫星的定量产品简介气象卫星的定量产品简介4第一节第一节 电磁波谱电磁波谱包括宇宙射线、太阳辐射、热辐射、无线电波等。电磁波谱包括宇宙射线、太阳辐射、热辐射、无线电波等。 电磁波段的划分电磁波段的划分电子跃迁可见光宇宙射线 r射线紫外线X 射 线 可见光红 外线亚毫米波毫米波厘米波分米波微 波超短波短波中波长波无 线 电 波迟缓电振荡光 谱 区1nm 1 m 1cm
2、1m波 长3 1022 3 1020 3 1018 3 1016 3 1014 3 1012 3 1010 3 108 3 106 3 104 3 102频 率(Hz)近 红 外中红外远 红 外1.5 15 750 m 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红0.40 0.43 0.45 0.50 0.57 0.60 0.63 0.76微米微米分子振动转动电 离电磁振荡太阳辐射地球大气 辐射产 生机 制紫 蓝 青 绿黄橙红 r 射线：射线： 波长波长10-11 10-4nm，生成：放射性元素蜕变，特征：几生成：放射性元素蜕变，特征：几 兆电子伏特。兆电子伏特。 x 射线：射线： 波长波长10-5 0.004
3、5 m，生成：原子内部的电子从激发态生成：原子内部的电子从激发态 恢复到稳态，特征：波长短，频率高能穿透密度很大的恢复到稳态，特征：波长短，频率高能穿透密度很大的 物质。物质。 紫外线：波长紫外线：波长10-50.35 m，生成：原子和分子内部的电子状态生成：原子和分子内部的电子状态 改变，特征：频率较高，各种物质对短的紫外线有吸收。改变，特征：频率较高，各种物质对短的紫外线有吸收。 可见光：波长可见光：波长0.35 0.76 m，生成：原子内部的电子状态，特征：生成：原子内部的电子状态，特征： 对人眼有特殊的刺激。对人眼有特殊的刺激。 红外线：波长红外线：波长0.76 1000 m，生成：分
4、子、原子的振动转动，特生成：分子、原子的振动转动，特 征：与温度有关。征：与温度有关。 微微 波：波长波：波长1mm 30cm。生成：分子转动。生成：分子转动。大于大于30厘米的波称厘米的波称 无线电波。无线电波。r射线治脑瘤射线治脑瘤 医用医用X线机线机 u临床上常用的临床上常用的x x线检查方法有线检查方法有透视透视和摄片和摄片两种。两种。x x线检查是临床辅助诊断方法之一。线检查是临床辅助诊断方法之一。 u工业中用来探伤。长期受工业中用来探伤。长期受X X射线辐射对人射线辐射对人体有伤害体有伤害 。X X射线可激发荧光、使气体射线可激发荧光、使气体电离电离、使感光乳胶感光，故使感光乳胶感
5、光，故X X射线可用于电离计、射线可用于电离计、闪烁计数器闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的和感光乳胶片等检测。晶体的点点阵阵结构对结构对X X射线可产生显著的衍射作用，射线可产生显著的衍射作用，X X射射线衍射法线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。缺陷的重要手段。r射线爆炸射线爆炸 紫外线紫外线(ultraviolet ray)紫外线有化学作用能使照相底片感光，紫外线有化学作用能使照相底片感光，荧光荧光作作用强，用强，日光灯日光灯、各种、各种荧光灯荧光灯和农业上用来诱杀和农业上用来诱杀害虫的害虫的黑光灯黑光灯都是用紫外线激发荧光物质发光都是用
6、紫外线激发荧光物质发光的的; ; 还可以防伪还可以防伪; ;紫外线还有生理作用，能杀紫外线还有生理作用，能杀菌、消毒、治疗菌、消毒、治疗皮肤病皮肤病和和软骨病软骨病等等; ;紫外线的紫外线的粒子性粒子性较强，能使各种金属产生较强，能使各种金属产生光电效应光电效应。分类：近紫外线分类：近紫外线UVAUVA，远紫外线远紫外线UVBUVB和超短紫外和超短紫外线线UVCUVC。 UVBUVB的照射造成人体皮肤伤害；的照射造成人体皮肤伤害；UVAUVA紫紫外线会使皮肤晒黑。外线会使皮肤晒黑。 红外线辐射治疗仪红外线辐射治疗仪红外线（红外线（infrared rays） 生活中高温杀菌，红外线夜视仪，监生
7、活中高温杀菌，红外线夜视仪，监控设备，手机的红外口，宾馆的房门控设备，手机的红外口，宾馆的房门卡，汽车、电视机的遥控器、洗手池卡，汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应，饭店门前的的红外感应，饭店门前的感应门感应门。所有高于绝对零度（所有高于绝对零度（-273.15-273.15）的）的物质都可以产生红外线。物质都可以产生红外线。医用红外线可分为两类：近红外线与医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。远红外线。 u可见光辐射：是绿色植物进行光合作用所必须的和有效的太阳辐射能,占总辐射4550。 u可见光云图可见光云图:图像的黑白程度是表示地面和云面的反照率大小，白色表示反照率大，黑色表示反照
8、率小。 u可见光遥感:传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的，可得到具有很高地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。u可见光通信技术：做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。微波：微波：基本性质通常呈现为基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。金属类东西，则会反射微波。 u可见光卫星云图可见光卫星云图：
9、可见光卫星云图可见光卫星云图利用云顶反射太阳光的原理制成，利用云顶反射太阳光的原理制成，比较厚的云层反射能力强，会显示比较厚的云层反射能力强，会显示出亮白色出亮白色，云层较薄则显示暗灰色云层较薄则显示暗灰色。u选用波段选用波段： 在可见光波段，静止在可见光波段，静止卫星采用波段为卫星采用波段为0.52-0.75m.0.52-0.75m.u红外线卫星云图红外线卫星云图：利用卫星上红外线利用卫星上红外线仪器，来测量云层温度。仪器，来测量云层温度。温度低的云层温度低的云层会以亮白色来显示会以亮白色来显示，即此处的云层较高，即此处的云层较高，暗灰色的部分则代表云层高度较低暗灰色的部分则代表云层高度较低
10、。u选用波段选用波段：10.5-12.5m10.5-12.5m的红外波段。的红外波段。气象卫星云图选用的电磁波段气象卫星云图选用的电磁波段 u水汽图水汽图：卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发：卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星，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到达卫星，则卫星接收的辐射越大。则卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；否则越少。否则越少。u选用波段：选用波段：以以 6-7m6-7m水汽吸收谱
11、段接收大气中水汽发射的辐射，并以图水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图象表示便得到水汽图。在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以象表示便得到水汽图。在这一波段，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。自身较低的温度发射红外辐射。 在气象卫星遥感测量中，主要采用可可见见光光、红红外外和和微微波波波波段段，电磁波谱的各分谱段的划分常没有严格界线，在两谱段之间的边界是渐变的，可根据使用目的而分，例如把0.38-3.00.38-3.0微微米米称称为为反反射射波波段段, ,这这一一波波段段的的辐辐射射源源主主要要是是太太阳阳，卫卫星星接接受受到到的的是是地地( (云云)
12、 )面面的的反反射射太太阳阳辐辐射射。按吸收气体分为水汽吸收谱段，二氧化碳吸收谱段等。由于各个谱段的电磁波辐射特性不一样，所以遥感用的探测仪器也不一样。可见光波段采用照相方法观测物体，在红外波段以热敏电阻为探测器的辐射计，不同波段内使用不同的传感器。 在在被被动动式式气气象象卫卫星星遥遥感感系系统统中中，主主要要辐辐射射源源是是太太阳阳和和地地球球大大气气系系统统，其其能能量量光光谱谱分分布布几几乎乎遍遍及及整整个个电电磁磁波波谱谱范范围围。辐辐射射源源发发射射的的辐辐射射与与地地表表、大大气气等等目目标标物物相相互互作作用用，其其辐辐射射被被目目标标物物反反射射、透透射射或或吸吸收收，强强度
13、度和和光光谱谱分分布布都都会会发发生生变变化化，从从而而产产生生目目标标物物的的各各种种信信息息。为为此此要要清清楚楚认认识识遥遥感感波波段段、遥遥感感信信息息、太太阳阳和和地地球球大大气气系系统统辐射，及其光谱特征。辐射，及其光谱特征。 一、太阳辐射及其光谱特征一、太阳辐射及其光谱特征 u太阳：太阳：6000K6000K火球，直径火球，直径139.14139.14万公里，是地球的万公里，是地球的104104倍；日地平倍；日地平均距离均距离d d0 0=1.495=1.49510108 8公里。公里。u太阳辐射用太阳常数、太阳光谱太阳辐射用太阳常数、太阳光谱( (在大气顶处、在地面处）描述。在
14、大气顶处、在地面处）描述。 第二节第二节 太阳和地球太阳和地球- -大气系统辐射大气系统辐射1、太阳常数：、太阳常数：指在不考虑大气作用，在平均日指在不考虑大气作用，在平均日- -地距离处，垂直地距离处，垂直于太阳入射的表面上接收到太阳的辐照度于太阳入射的表面上接收到太阳的辐照度。根据高空气球、飞机、。根据高空气球、飞机、卫星测量到的太阳常数数值为卫星测量到的太阳常数数值为13531353瓦瓦/ /平方米，其估计误差为平方米，其估计误差为2121瓦瓦/ /平方米。太阳常数的变化与太阳黑子数有关。由太阳常平方米。太阳常数的变化与太阳黑子数有关。由太阳常数可以计算单位时间内太阳辐射的总能量为数可以
15、计算单位时间内太阳辐射的总能量为式中式中d d0 0是日地平均距离，是日地平均距离，S S0 0是太阳常数。是太阳常数。Q Q单位为瓦。单位为瓦。能量平衡：到达地球大气顶的太阳辐射通过大气时，大约能量平衡：到达地球大气顶的太阳辐射通过大气时，大约 35% 被地球、大气、云层反射被地球、大气、云层反射 17% 被大气吸收被大气吸收 47% 到达地面、被地表吸收到达地面、被地表吸收 太阳光谱：太阳光谱： 太阳辐射能主要集中在太阳辐射能主要集中在0.3-3.00.3-3.0微米，微米， 辐射最大值位于辐射最大值位于0.470.47微米微米, ,色温度色温度T Tc c 。 1/41/4能量在波长能量
16、在波长 0.470.47微米的谱段内，微米的谱段内， 46%46%的能量在的能量在0.400.760.400.76mm的可见光波段。的可见光波段。 假设太阳是理想的黑体，则可由假设太阳是理想的黑体，则可由斯蒂芬斯蒂芬- -波尔兹曼定律和波尔兹曼定律和维恩位移公式计算出太阳的有效温度维恩位移公式计算出太阳的有效温度T Te e: : 二、太阳吸收光谱（如图）：该光谱与二、太阳吸收光谱（如图）：该光谱与6000K6000K的黑体辐的黑体辐射光谱有明显差异，存在许多由大气中的臭氧、氧、水汽、射光谱有明显差异，存在许多由大气中的臭氧、氧、水汽、二氧化碳及尘埃等物质选择性吸收作用造成的吸收线和吸收二氧化
17、碳及尘埃等物质选择性吸收作用造成的吸收线和吸收带。带。uO3吸收：主要位于紫外光吸收：主要位于紫外光0.2 -0.3m ；0.32-0.36 m； 可见光可见光0.6-4.75 m。uO2吸收：紫外、可见光。吸收：紫外、可见光。uH2O吸收：吸收：0.7 m；0.7-0.8 muCO2吸收：吸收：3.5 m 成成 分分体积混合比体积混合比 （%）混合比混合比特征特征 强吸收位置强吸收位置 （ m） 次强吸收位置次强吸收位置 （ m）氧和氮氧和氮99常数常数不吸收不吸收不吸收不吸收H2O1.00.01可变可变1.4，1.9，2.7，6.3，13.00.9，1.1CO20.033常数常数2.7，4
18、.3，14.71.4，1.6，2.0，5.0，9.4，10.4O310-6可变可变4.7，9.6，14.13.3，3.6，5.7N2O2.43.010 -5可变可变4.5，7.83.9，4.1，9.6，17.0CH41.41.610 -4可变可变3.3，3.8，7.7CO1.31.910 -5可变可变4.72.3大气气体的吸收谱带大气气体的吸收谱带地面及其覆盖物对太阳辐射的反射 太阳光通过大气被吸收和散射后，到达地面的辐射一部分太阳光通过大气被吸收和散射后，到达地面的辐射一部分被地面吸收，部分又被反射到空间。地表面反射的强弱与物体被地面吸收，部分又被反射到空间。地表面反射的强弱与物体的反照率和
19、太阳高度角有关，反照率随波长、地面颜色、干湿的反照率和太阳高度角有关，反照率随波长、地面颜色、干湿度、粗糙度和太阳高度角而变。度、粗糙度和太阳高度角而变。1. 1. 地面土壤粒子结构、土壤水分对反照率的影响：地面土壤粒子结构、土壤水分对反照率的影响：通常土壤颗粒越小，颗粒间的空隙越小，吸收越少反射越通常土壤颗粒越小，颗粒间的空隙越小，吸收越少反射越大。干燥的砂质土具有较高的反照率，随土壤湿度加大，大。干燥的砂质土具有较高的反照率，随土壤湿度加大，反照率明显减小。土壤湿度增大到一定值时，反照率将缓反照率明显减小。土壤湿度增大到一定值时，反照率将缓慢减小，当土壤达到吸湿极限时，反照率将几乎不变。慢
20、减小，当土壤达到吸湿极限时，反照率将几乎不变。 三种不同含水量砂土的光谱反射曲线三种不同含水量砂土的光谱反射曲线反射率%波长 m m04%512%2232% 不同土壤湿度下含沙壤土的反射率不同土壤湿度下含沙壤土的反射率2、植被的反照率、植被的反照率：（1 1）有植被覆盖的地表反照率）有植被覆盖的地表反照率有植被覆盖的地表，其反照率与植物的种类、地面覆盖度、作物生有植被覆盖的地表，其反照率与植物的种类、地面覆盖度、作物生长发育和颜色有关。绿色植物的反照率决定于体内叶绿素和水的吸长发育和颜色有关。绿色植物的反照率决定于体内叶绿素和水的吸收，叶绿素在收，叶绿素在0.450.45、0.670.67微米
21、附近有强吸收，水在微米附近有强吸收，水在1.41.4微米和微米和1.91.9微微米处有强吸收，所以绿色植物在米处有强吸收，所以绿色植物在0.550.55微米和近红外微米和近红外(0.76(0.761.101.10微微米）处有强反射和低吸收。米）处有强反射和低吸收。可见光可见光-中红外小麦叶子的反射光中红外小麦叶子的反射光谱谱作物在生长和衰老期间光谱变化作物在生长和衰老期间光谱变化 衰老期小麦叶子反射光谱衰老期小麦叶子反射光谱波长 m m叶子反射率、水吸收率%叶子反射率水吸收率 0.5 1.3 1.9 2.5叶子反射率、水吸收率的反相关系叶子反射率、水吸收率的反相关系（2）不同生长期作物反照率）
22、不同生长期作物反照率 （3）土壤对植物光谱的影响）土壤对植物光谱的影响 （a）不同种类作物和裸地的反照率不同种类作物和裸地的反照率（b）作物覆盖率和生物量对反照率的影响作物覆盖率和生物量对反照率的影响（4）不同种类的作物及状况对反照率的影响）不同种类的作物及状况对反照率的影响 3、冰雪的反照率、冰雪的反照率：雪的反照率在小于雪的反照率在小于0.80.8微米波段几乎接近微米波段几乎接近100100，在大于，在大于0.80.8微米波段随波长的增微米波段随波长的增加而减小。新雪和陈雪之间也有明显的差异。在可见光波段，两者的反照率较加而减小。新雪和陈雪之间也有明显的差异。在可见光波段，两者的反照率较高
23、，相差很小，但近红外波段，其反照率明显下降，陈雪的反照率减小得更快，高，相差很小，但近红外波段，其反照率明显下降，陈雪的反照率减小得更快，在在1.81.8或或2.22.2微米的反射峰明显减弱。在微米的反射峰明显减弱。在0.5-1.10.5-1.1微米波段，云和雪的反照率都很微米波段，云和雪的反照率都很高，差异很小，在中红外波段，高，差异很小，在中红外波段，1.55-1.751.55-1.75微米和微米和2.10-2.352.10-2.35微米，云层有很高微米，云层有很高的反照率，雪的反照率很低。的反照率，雪的反照率很低。用中红外波段可以将云与雪区分开；冬季雪融化时，用中红外波段可以将云与雪区分
24、开；冬季雪融化时，可以利用红外波段识别积雪。可以利用红外波段识别积雪。0.6 1.4 2.0 2.4波长 m m反射率% 雪的反射特性曲线雪的反射特性曲线新雪（冷） 陈雪（融化或解冻）盆地积雪区较山盆地积雪区较山地积雪均匀地积雪均匀； 东北和蒙古地区东北和蒙古地区的积雪、华北地的积雪、华北地区（区（S S）和中原地）和中原地区（区（N N）、渤海湾）、渤海湾（B B）四周陆地有）四周陆地有积雪区；积雪区； 弧型分布的喜马拉雅山地积雪弧型分布的喜马拉雅山地积雪u冰雪覆盖区在冰雪覆盖区在可见光云图可见光云图上表现为灰白到白色不等，上表现为灰白到白色不等，冰雪厚度越厚，色调越白。在卫星云图上积雪深度
25、超冰雪厚度越厚，色调越白。在卫星云图上积雪深度超过过3 3厘米才能清楚地表现出来。厘米才能清楚地表现出来。u在在红外云图红外云图上，有雪覆盖的地区色调比四周地区更上，有雪覆盖的地区色调比四周地区更白。积雪区的亮度决定于积雪区内是否有植被、植被白。积雪区的亮度决定于积雪区内是否有植被、植被的种类以及有多少植被为积雪所覆盖。的种类以及有多少植被为积雪所覆盖。u如果积雪很浅，在如果积雪很浅，在可见光云图可见光云图上容易看出，在上容易看出，在红外红外云图云图上不容易看出，这因为雪面与四周地表的色调相上不容易看出，这因为雪面与四周地表的色调相差很小，而雪面的差很小，而雪面的反照率反照率比无雪的地表要大许
26、多。比无雪的地表要大许多。4、水体的反射特性、水体的反射特性:水的反照率与水的混浊度，含盐量和叶绿素的浓度有关。利用水的反照率与水的混浊度，含盐量和叶绿素的浓度有关。利用它们这些关系可以探测水中泥沙量，叶绿素等。它们这些关系可以探测水中泥沙量，叶绿素等。 在在可可见见光光波波段段水水体体的的吸吸收收最最小小，即即透透过过率率最最大大在在0.480.48微微米米左左右右；在在0.5-0.60.5-0.6微微米米内内, ,对对清清洁洁水水的的穿穿透透深深度度约约为为1010米米,0.6-0.7,0.6-0.7微微米米波波段段约约为为3 3米米, , 0.7-0.80.7-0.8微微米米波波段段为为
27、1 1米米，而而在在0.8-1.10.8-1.1微微米米波波段段只能达到只能达到1010厘米。厘米。清水的吸收系数清水的吸收系数混混浊浊水水体体的的反反照照率率：悬悬浮浮泥泥沙沙是是影影响响水水体体光光谱谱响响应应的的主主要要因因素素之之一一。浊浊水水的的反反照照率率比比清清水水高高得得多多，浊浊水水的的反反射射峰峰值值出出现现在在更更长长的的波波长长上上。在在0.60.70.60.7微微米米波波段段内内的的反反照照率率与与水水体体的的混混浊浊度度是是呈呈线线性性相相关关的的，由由此此可可推推算算水水中中的的泥沙量泥沙量。叶叶绿绿素素对对水水体体反反照照率率的的影影响响: :水水体体中中叶叶绿
28、绿素素浓浓度度增增加加时时，可可见见光光波波段段蓝蓝光光部部分分的的反反照照率率显显著著下下降降，但但绿绿光光部部分分的的反反照照率率则则上上升升。叶叶绿绿素素浓浓度度值值是是衡衡量量水水体体初初级级生生产产力力和和富富营营养养化化作作用用的的有有用用指标指标。 不同叶绿素浓度的海水返照率不同叶绿素浓度的海水返照率0.51.0微米波段天然清水和混水的反照率微米波段天然清水和混水的反照率不同覆盖物的反照率随波长的变化不同覆盖物的反照率随波长的变化 5、反照率随波长的变化：、反照率随波长的变化：反照率是波长的函数，各种物体的反照率随波长的变化不一反照率是波长的函数，各种物体的反照率随波长的变化不一
29、样，样，选择波段，可将某些物体区别开来选择波段，可将某些物体区别开来。从可见光到近红外。从可见光到近红外波段，干燥土壤的反照率随波长增大而增大，潮湿土壤则增波段，干燥土壤的反照率随波长增大而增大，潮湿土壤则增加较小，水体的反照率随波长加大而减小。加较小，水体的反照率随波长加大而减小。6、云层的反照率：、云层的反照率：云的反照率与云的厚度、云的种类和组成有关云的反照率与云的厚度、云的种类和组成有关。云层愈厚，反照率。云层愈厚，反照率愈大，积雨云反照率最大，水滴组成的云比冰晶组成的云愈大，积雨云反照率最大，水滴组成的云比冰晶组成的云( (同厚度）同厚度）的反照率要大。云层增多，反照率增加。第一层云
30、的透过率是第二的反照率要大。云层增多，反照率增加。第一层云的透过率是第二层云的层云的2 2倍，第二层云的透过率是第三层云的倍，第二层云的透过率是第三层云的2 2倍。倍。多层云的反照率多层云的反照率较高。较高。入射辐射LR1=L/2T1=L/2T2=L/4R2=L/4T3=L/8R1+ T3 =5L/8R3=L/8 多层云对太阳辐射的反射多层云对太阳辐射的反射云层反照率、吸收率和透过率的关系云层反照率、吸收率和透过率的关系反射、透射、吸收%反射透过吸收云厚（米）100806040200010 100 1000 10000云厚（米）透过率（） 6005004003002001000010 20 3
31、0 40 50 60 70 80 90 高层云 层云（）（）（）（）三、三、大气窗和大气吸收带大气窗和大气吸收带通通过过大大气气的的太太阳阳辐辐射射或或地地球球大大气气辐辐射射将将被被大大气气中中某某些些气气体体所所吸吸收收，这这些些吸吸收收随随波波长长的的变变化化很很大大，在在某某些些波波段段的的吸吸收收很很强强，而而在在另另一一些些波波段段的的吸吸收收则则很很弱弱，在在这这些些吸吸收收最最弱弱的的波波段段，太太阳阳辐辐射射和和地地球球大大气气辐辐射射可可以以象象光光通通过过窗窗户户那那样样透透过过大大气气，这这些些波波段段称称做做大大气气窗窗。大大气气窗主要出现在强吸收带或线之间。窗主要出
32、现在强吸收带或线之间。 谱谱 段段紫外与可紫外与可见（见（ m）近近 红红 外外（ m）红外红外（ m）远红外远红外（ m）微微 波波（mm）波波长长0.30-0.750.77-0.911.0-1.121.19-1.341.55-1.752.05-2.463.5-4.14.5-5.08.0-9.110.2-12.417.0-22.02.06-2.223.0-3.757.5-11.520-30大气窗区各波段大气窗区各波段 太阳或地球太阳或地球- -大气的辐射在大气中传输时被大气大气的辐射在大气中传输时被大气中的中的某种气体某种气体所吸收。吸收随所吸收。吸收随波长变化很大，在一些波波长变化很大，在
33、一些波段吸收很强，在另一些波段吸收很强，在另一些波段吸收很弱或没有吸收。段吸收很弱或没有吸收。对辐射吸收很强的波段就对辐射吸收很强的波段就称为该气体的称为该气体的吸收带吸收带。大气吸收带 辐射与大气和地表之间的相互作用表现为辐射的发射、辐射与大气和地表之间的相互作用表现为辐射的发射、吸收和反射，这为卫星遥感地表和大气提供了大量的信息。吸收和反射，这为卫星遥感地表和大气提供了大量的信息。例如卫星在大气窗区波段可以测量地面、云层反射或发射的例如卫星在大气窗区波段可以测量地面、云层反射或发射的辐射，从而可以得到地表、云面的反射特性或温度分布；卫辐射，从而可以得到地表、云面的反射特性或温度分布；卫星在
34、吸收带测量，可以得到大气温度和成分。星在吸收带测量，可以得到大气温度和成分。 根据测量的目的，卫星选择不同的波长间隔进行测量，根据测量的目的，卫星选择不同的波长间隔进行测量，这种波长间隔称做通道。为更多地获取地面、云层和大气信这种波长间隔称做通道。为更多地获取地面、云层和大气信息，目前卫星测量使用的通道很多。息，目前卫星测量使用的通道很多。 四. 大气窗和大气吸收带在遥感中的应用卫星测量使用的波段卫星测量使用的波段通道（波段）通道（波段）（ m）光谱名称光谱名称 用用 途途0.2-4反射太阳辐射反射太阳辐射99%，太阳辐射总量，太阳辐射总量5-30可测量地球可测量地球大气系统发射到宇宙空间的长
35、波辐射，约为长波辐射的大气系统发射到宇宙空间的长波辐射，约为长波辐射的85。配合。配合024微米的测量，可估算地球微米的测量，可估算地球大气系统的辐射收支。大气系统的辐射收支。0.475-0.575蓝、绿蓝、绿地表、地下水特征，干燥、岩石、土壤地表、地下水特征，干燥、岩石、土壤0.58-0.68黄、红黄、红白天云分布，植物生长、水污染、地形等白天云分布，植物生长、水污染、地形等0.6-0.7橙橙透射水体，水混浊度海洋泥沙流大河悬浮陆地冰川沙漠地植物生长透射水体，水混浊度海洋泥沙流大河悬浮陆地冰川沙漠地植物生长0.7-0.8红红该波段对水体和湿地反映较清楚，故用于研究植被和土壤湿度。水体在该波段
36、对辐该波段对水体和湿地反映较清楚，故用于研究植被和土壤湿度。水体在该波段对辐射有强烈吸收，反照率甚低，在图片上呈黑色，对于潮湿的地表具有较深的色调。射有强烈吸收，反照率甚低，在图片上呈黑色，对于潮湿的地表具有较深的色调。0.725-1.10近近红外红外白天云分布，水陆边界，水体分布，土壤湿度，植物生长白天云分布，水陆边界，水体分布，土壤湿度，植物生长3.4-4.2短波红外短波红外十分透明对温度灵敏，测量海面测温，云分布；白天由于太阳辐射干扰，测量的辐十分透明对温度灵敏，测量海面测温，云分布；白天由于太阳辐射干扰，测量的辐射不能直接计算海面温度，须消除太阳辐射干扰后进行海温计算。射不能直接计算海
37、面温度，须消除太阳辐射干扰后进行海温计算。 5.7-7.1水水吸收带吸收带是水汽强吸收带，可用来计算对流层中上部水汽含量和分布。是水汽强吸收带，可用来计算对流层中上部水汽含量和分布。10.5-12.5大气窗大气窗红外云图，云参数，海面温度和降水红外云图，云参数，海面温度和降水13-15CO2吸收带吸收带大气温度垂直分布大气温度垂直分布第三节 卫星云图观测原理卫星云图观测原理 卫卫星星云云图图是是气气象象卫卫星星最最易易也也是是最最早早进进行行的的观观测测项项目目之之一一。早早期期的的气气象象卫卫星星采采用用电电视视摄摄像像机机对对地地球球-大大气气系系统统进进行行观观测测，得得到到的的是是电电
38、视视云云图图，七七十十年年代代以以后后气气象象卫卫星星系系统统，采采用用了了扫扫描描辐辐射射仪仪，选选择择多多个个光光谱谱通通道道对对地地球球大大气气系系统统观观测测，可可得得到到可可见见光光云云图图、昼昼夜夜的的红红外云图和其它种类的云图。外云图和其它种类的云图。 观观测测仪仪器器应应满满足足的的条条件件是是：选选用用大大气气窗窗区区避避开开气气体体吸吸收收和和散散射射的的波波段段；仪仪器器通通道道波波长长间间隔隔要要有有一一定定宽宽度度，通通道道尽尽量量选选在在太太阳阳辐辐射射或或地地球球大大气气辐辐射射较较大大的的地地方方以以获获取取更更多多的的能能量量；仪仪器器通通道道选选在最能区分所
39、要探测目标物的谱段。在最能区分所要探测目标物的谱段。通道：通道：0.520.730.520.73 m大气窗大气窗 在大气窗区在大气窗区 (日日）= = (s(s） 1 1，太，太阳辐亮度阳辐亮度B B（T T日日) )，可看做常数，可看做常数，因此因此卫星观测到的辐射卫星观测到的辐射L L(s(s）与物体反照率与物体反照率r rss和太阳天顶角和太阳天顶角日日有关有关。 在一定的太阳天顶角在一定的太阳天顶角日下，日下，物体反照率物体反照率r rss越大，卫星观测到的辐射越大，卫星观测到的辐射L L(s(s）就越大，在云图上色调就越亮；）就越大，在云图上色调就越亮； 而而r rss越小，越小，
40、L L(s(s）就越小，就越小，卫星云图色调就越暗。（辐射大用白色表示；辐射小用黑色表示）卫星云图色调就越暗。（辐射大用白色表示；辐射小用黑色表示） 在反照率在反照率r rss相同的条件下，太阳天顶角相同的条件下，太阳天顶角日日越大，卫星观测到的辐射越大，卫星观测到的辐射L L(s(s）就越大，卫星云图的色调就越亮；）就越大，卫星云图的色调就越亮； 日日越小，越小， L L(s(s）就越小，就越小，卫星云图的色调就越暗。卫星云图的色调就越暗。1 1、可见光云图观测原理、可见光云图观测原理 从可见光云图上的色调可以估计反照率的大小，从而来区分各从可见光云图上的色调可以估计反照率的大小，从而来区分
41、各种物体。云与地表间的反照率差异很大，所以在可见光云图上很容种物体。云与地表间的反照率差异很大，所以在可见光云图上很容易将云和地表区别开。易将云和地表区别开。 在可见光云图上，各点相对于太阳高度角不同，即使是反照率在可见光云图上，各点相对于太阳高度角不同，即使是反照率相同的物体，其色调也不一样。太阳天顶角对色调的作用是以余弦相同的物体，其色调也不一样。太阳天顶角对色调的作用是以余弦函数形式出现的。天顶角越小卫星接收的辐射就越大。函数形式出现的。天顶角越小卫星接收的辐射就越大。 物体反照率随波长而变，物体反照率随波长而变，所以同一物体在不同波段可见光云图所以同一物体在不同波段可见光云图上的色调也
42、不同，根据这种色调差异，能更有效地区别各种物体。上的色调也不同，根据这种色调差异，能更有效地区别各种物体。 2、红外云图观测原理、红外云图观测原理卫星云图在红外波段选用卫星云图在红外波段选用通道有通道有3.55-3.933.55-3.93微米和微米和10.5-12.510.5-12.5微米。微米。把前者称短波红外云图，而把后者称长波红外云图。把前者称短波红外云图，而把后者称长波红外云图。 （1） 长波红外云图长波红外云图: :卫星在卫星在10.5-12.510.5-12.5微米红外波段接收的辐射是微米红外波段接收的辐射是地面和云面发射的长波红外辐射，太阳辐射完全忽略。略去大气辐地面和云面发射的
43、长波红外辐射，太阳辐射完全忽略。略去大气辐射和地面云面对向下大气辐射的反射辐射，得到卫星在这一波段观射和地面云面对向下大气辐射的反射辐射，得到卫星在这一波段观测到地气系统发射的辐射为测到地气系统发射的辐射为: : 式中式中ss是表面比辐射率在红外是表面比辐射率在红外10.5-12.510.5-12.5微米波段，微米波段，ss 1 1，且对大气窗区且对大气窗区(s s) 1) 1，所以上式又进一步简化为所以上式又进一步简化为: :可见，可见，在一定条件下，卫星在在一定条件下，卫星在10.5-12.510.5-12.5微米通道接收的辐射仅与微米通道接收的辐射仅与物体的温度有关。物体的温度有关。 被
44、测物体温度越高，卫星接收的辐射越大，温度越低，辐射越被测物体温度越高，卫星接收的辐射越大，温度越低，辐射越小。将这种辐射转换成图象，辐射大温度高用黑色表示，辐射小温小。将这种辐射转换成图象，辐射大温度高用黑色表示，辐射小温度低用白色表示。即为一张黑白色红外云图。度低用白色表示。即为一张黑白色红外云图。 由于大气温度随高度递减的，所以根据色调深浅能判断云的种由于大气温度随高度递减的，所以根据色调深浅能判断云的种类。高云类。高云( (卷云卷云) )一般呈白色，而低云呈暗色。把地一般呈白色，而低云呈暗色。把地( (云云) )面看成是黑面看成是黑体，实际上并非如此，因此由卫星测得的辐射推算的表面温度比
45、实体，实际上并非如此，因此由卫星测得的辐射推算的表面温度比实际的低，由此求出的云顶高度偏高。实际测到的辐射低于表面温度际的低，由此求出的云顶高度偏高。实际测到的辐射低于表面温度的黑体辐射，计算出的云顶高度比实际的低的黑体辐射，计算出的云顶高度比实际的低1 1公里。公里。 所以严格地说，所以严格地说，红外云图是一张物体的亮度温度分布图，而不红外云图是一张物体的亮度温度分布图，而不是实际的温度分布图。是实际的温度分布图。（2）短波红外云图）短波红外云图 由由于于3.55-3.933.55-3.93微微米米大大气气窗窗通通道道位位于于太太阳阳辐辐射射光光谱谱曲曲线线与与地地球球大大气气辐辐射射光光谱
46、谱曲曲线线相相交交重重迭迭处处，所所以以在在白白天天这这一一通通道道测测得得的的辐辐射射不不仅仅包包含含有有地地面面云云面面自自身身发发射射的的辐辐射射，而而且且含含有有地地面面云云面面反反射射的的太太阳阳辐射，因此辐射，因此 L(L(s s)=)=L Lr r( (反射太阳辐射反射太阳辐射)+L)+L( (物体发射辐射物体发射辐射) ) 通通常常在在把把这这一一通通道道测测到到的的辐辐射射转转换换成成图图象象时时，其其辐辐射射大大转转换换成成黑黑色色，辐辐射射小小转转换换成成白白色色。在在短短波波红红外外云云图图上上，由由于于在在白白天天包包含含有有上上述述两两种种辐辐射射，使使得得物物象象
47、间间色色调调的的相相对对变变化化显显得得十十分分复复杂杂，给给图图象象的识别带来了困难。的识别带来了困难。1 1短波红外云图的测温精度较长波红外云图高。短波红外云图的测温精度较长波红外云图高。根据普朗根据普朗克公式，测温误差克公式，测温误差T，与辐射误差的关系为波长越短其，与辐射误差的关系为波长越短其T越小。越小。2 2短波红外通道的大气衰减小。短波红外通道的大气衰减小。在这一波段，大气透过率在这一波段，大气透过率近似为近似为0.90，其大气辐射与地面辐射之比为，其大气辐射与地面辐射之比为10，另外，另外这一波段吸收气体主要是一些混合比近于常定的这一波段吸收气体主要是一些混合比近于常定的CO2
48、，N2和和N2O气体，所以大气透过率随季节、地理位置变化较气体，所以大气透过率随季节、地理位置变化较小，这对提高测温精度有利。小，这对提高测温精度有利。3 3短波红外通道在白天有太阳辐射污染。短波红外通道在白天有太阳辐射污染。尽管能精确测量尽管能精确测量表面温度，但白天太阳辐射污染，给测温造成困难。表面温度，但白天太阳辐射污染，给测温造成困难。到达卫星的辐射第一项是地面到达卫星的辐射第一项是地面( (云面云面) )发出的，第二发出的，第二项是大气中水汽发出的辐射，到达卫星的辐射与水汽透过率的垂项是大气中水汽发出的辐射，到达卫星的辐射与水汽透过率的垂直梯度有关。如果地面和低云的高度低于直梯度有关
49、。如果地面和低云的高度低于800hPa800hPa的高度，则因水的高度，则因水汽吸收，地面和低云的辐射就不能到达卫星，表面辐射可以忽略，汽吸收，地面和低云的辐射就不能到达卫星，表面辐射可以忽略，这时卫星接收的辐射完全是由大气水汽发出的，卫星在水汽通道这时卫星接收的辐射完全是由大气水汽发出的，卫星在水汽通道测量的辐射决定于水汽含量，水汽含量愈大，则透过率愈小，卫测量的辐射决定于水汽含量，水汽含量愈大，则透过率愈小，卫星接收的辐射越小。因此根据卫星测量辐射可以推算大气中水汽星接收的辐射越小。因此根据卫星测量辐射可以推算大气中水汽分布。分布。通道：通道：5.77.35.77.3 m水水汽强汽强吸收带
50、吸收带，吸收带吸收带中中心为心为6.7 m。三、水汽图观测原理三、水汽图观测原理u气象卫星水汽通道：大约气象卫星水汽通道：大约8080的辐射能来自的辐射能来自620-240620-240hPa气层，而气层，而最大辐射贡献大约在最大辐射贡献大约在400hPa高高度处。对一定的温度廓线，大气的透度处。对一定的温度廓线，大气的透过率随水汽含量增加而减小，当大气中水汽含量大时，卫星测得辐过率随水汽含量增加而减小，当大气中水汽含量大时，卫星测得辐射来自大气上层，而大气水汽含量较少时，卫星测得辐射来自较低射来自大气上层，而大气水汽含量较少时，卫星测得辐射来自较低高度的大气层。高度的大气层。u卫星在吸收带测
51、得的辐射主要是大气中水汽发出的。大气中水汽卫星在吸收带测得的辐射主要是大气中水汽发出的。大气中水汽含量越大，对其下发出的辐射吸收就越强，到达卫星的辐射就越小。含量越大，对其下发出的辐射吸收就越强，到达卫星的辐射就越小。将卫星测得的辐射转换成图象就得到水汽图，将卫星测得的辐射转换成图象就得到水汽图，通常在水汽图上色调通常在水汽图上色调愈白，表示水汽越多，色调越黑，水汽越少。愈白，表示水汽越多，色调越黑，水汽越少。 四、卫星云图观测仪器卫卫星星观观测测地地球球大大气气系系统统可可以以是是主主动动式式；或或是是被被动动式式。但但是是由由于于主主动动式式仪仪器器体体积积大大，重重量量重重及及能能源源消
52、消耗耗多多，所所以以卫卫星星主主要要采采用用体体积积小小重重量量轻轻和和耗耗能能少少的的被被动动式式观观测测仪仪器器，可可分分为为摄摄象象机机和和辐辐射射计计两两类类， 第第二二代代开开始始都都使使用用辐辐射射计计进进行行观观测测。辐辐射射计计分分为为扫扫描描式式和和非非扫扫描描式式，扫扫描描式式辐辐射射计计可可以以取取得得较较大大范范围围资资料料，而而非非扫扫描描式式辐辐射射计计常常只只能能对对卫星星下点部分观测。按卫星获得资料产品分，可分为卫星星下点部分观测。按卫星获得资料产品分，可分为: :1成象型辐射计：有成象型辐射计：有较高地面分辨率和较高地面分辨率和大观测范围，测得大观测范围，测得
53、的值常用来转换成的值常用来转换成图象，卫星云图都图象，卫星云图都是由这种辐射计取是由这种辐射计取得的。得的。3成象和非成象混合成象和非成象混合型辐射计：近年来型辐射计：近年来静止卫星上使用的静止卫星上使用的仪器。这种辐射计仪器。这种辐射计光谱通道较多，一光谱通道较多，一些用于获取云图，些用于获取云图，另一些用于测量大另一些用于测量大气温度垂直分布。气温度垂直分布。2非成象型辐射计：非成象型辐射计：地面分辨率较低，地面分辨率较低，有扫描型或非扫描有扫描型或非扫描型，光谱通道较多，型，光谱通道较多，每个通道波长间隔每个通道波长间隔很窄，光谱分辨率很窄，光谱分辨率高。主要用于测量高。主要用于测量大气
54、温度垂直分布大气温度垂直分布和大气成分。和大气成分。五、卫星云图的增强处理五、卫星云图的增强处理 卫卫星星云云图图的的增增强强处处理理是是对对灰灰度度或或辐辐射射值值进进行行处处理理，通通过过灰灰度度的的变变换换，将将人人眼眼不不能能发发现现的的细细节节结结构构清清楚楚地地表表示示出出来来。例例如如积积雨雨云云团团，在在一一般般云云图图上上只只表表现现为为白白亮亮的的一一片片，增增强强后后可可将将云云顶顶的的结结构构显显示示出出来，进一步判断积雨云的活动状况。图象的增强分为：来，进一步判断积雨云的活动状况。图象的增强分为： 1、反差增强、反差增强 反差增强又称对比度增强，它是使两个原来灰度差异
55、很小的象素，扩大其灰度范围，也就是突出象点间的灰度差异，使黑的更黑，白的更白，从而区别它们。灰度的反差增强有灰度的线性扩展、灰度的对数扩展、指数扩展和非线性扩展几种方式。 2、分层增强、分层增强(或称密度分割或称密度分割) 分层增强是将图象上的各灰度值，按需要将其进行合并或分解成若干灰度间隔(等级)，每一间隔赋于一个灰度值，这样每个象素的灰度由其本身落入那个间隔所给定的灰度值来确定。3、增强红外云图、增强红外云图 增强红外云图已广泛地应用于卫星云图分析业务中，它是一种半定量的资料，大大提高了卫星云图的使用价值，尤其在强雷暴，暴雨和台风的分析中更是显示了它的优越性守为了提高云图的增强效果，通常将
56、反差增强与分层增强这两者结合一起同时进行。2007年年7月月17日重庆西部的区域特大暴雨增强红外云图日重庆西部的区域特大暴雨增强红外云图 4、卫星资料的其它处理方法、卫星资料的其它处理方法 （1 1）直方图）直方图 卫星资料的直方图处理是分析使用卫星资料的重要方面，灰度级的直方图给出了一幅图象概貌总的描述，它是一种有用的统计测量结果，可以用来计算海面温度、云量、云区增长率等。 （2 2）灰度的门限化）灰度的门限化 当目标物表现为一定范围灰度级时，灰度级门限化是区分物体最简单和有效的方法。 （3 3）边界检测）边界检测 主要采用边界增强的方法，以被测物体的灰度梯度来实现边界检测，目的在于突出研究
57、目标。 （4 4）纹理特征）纹理特征 可以用来表达目标物图像表面光滑程度，是检测目标物图像的重要判据。第四节、气象卫星的定量产品简介第四节、气象卫星的定量产品简介 自自从从气气象象卫卫星星问问世世以以来来，在在天天气气预预报报中中用用得得最最多多、效效果果最最好好最最直直观观的的就就要要数数气气象象卫卫星星的的图图像像产产品品- -可可见见光光图图像像、红红外外图图像像和和水水汽汽图图像像。图图像像应应用用经经历历了了由由极极轨轨气气象象卫卫星星图图像像到到静静止止气气象象卫卫星星图图像像的的过程，目前短期天气预报都用的是静止气象卫星图像。过程，目前短期天气预报都用的是静止气象卫星图像。 人们
58、希望定量化、数字化。人们希望定量化、数字化。 目目前前有有大大量量的的数数字字化化气气象象卫卫星星资资料料，基基本本上上是是极极轨轨气气象象卫卫星星的的产品。产品。 一、射出长波辐射产品（一、射出长波辐射产品（OLR） 气象卫星观测的地球大气系统的射出长波辐射（气象卫星观测的地球大气系统的射出长波辐射（Outgoing Outgoing LongWaveLongWave RediationRediation，简称，简称OLROLR），是指利用气象卫星若干长波），是指利用气象卫星若干长波窄光谱波段的遥感探测资料计算得到的地球大气系统透过大气层窄光谱波段的遥感探测资料计算得到的地球大气系统透过大气
59、层顶向宇宙空间发射的长波（顶向宇宙空间发射的长波（4 4120m120m）辐射能量数据，并生成）辐射能量数据，并生成相应的信息产品。相应的信息产品。 利用极轨气象卫星或静止气象卫星的观测数据都可以反演求利用极轨气象卫星或静止气象卫星的观测数据都可以反演求得射出长波辐射产品，得射出长波辐射产品，OLROLR能反映海洋和大气的许多信息。能反映海洋和大气的许多信息。 气象卫星的数字化产品有：气象卫星的数字化产品有： 1、OLR反映了大气中的云量反映了大气中的云量 在热带洋面上，OLR反映了下垫面（海表）或云顶所放出的长波辐射。前者取决于海表温度（SST），后者取决于云顶温度和云量。如云顶温度降低或者
60、云区量增多都会使OLR减小，反之，则使OLR增大。OLROLR分布图实际上就是一张数值化的红外云图分布图实际上就是一张数值化的红外云图。OLR能很好地反映大气中的云量，尤其是与高云量的关系非常密切。 2、 OLR反映了热带地区的对流强度反映了热带地区的对流强度 由于在对流发展地区OLR主要决定于云顶的温度，而云顶温度又主要决定于对流的强度（高度）。OLROLR值越小，云顶温度越低，值越小，云顶温度越低，对流发展越强对流发展越强；反之对流越弱。故OLR能反映热带对流的强度。 3、 OLR反映了大气垂直运动和散度风反映了大气垂直运动和散度风 在热带热带OLROLR小的地区，对流发展较高小的地区，对
61、流发展较高，上升运动强，低层辐合，高层辐散；OLR大的地区为下沉，即高空辐合，低空辐散。它们之间有很好的统计关系。故可利用OLR资料，根据经验公式，经过一定的计算，推算低纬洋面上高低层的散度风和垂直运动速度，修正或者补充洋面上由探空资料计算的结果。 4 、 OLR反映了大气中对流凝结所释放的潜热量反映了大气中对流凝结所释放的潜热量 OLR小，对流发展旺盛，垂直速度大，在对流云中凝结释放的潜热量也大。而对流凝结释放的热量，对热带大气热源热汇的分布及变化起重要作用。热带大气热源的变化又会引起中高纬地区环流的变化，所以大气环流及重大的气候异常大气环流及重大的气候异常，都可以从OLR的异常中反映出来。
62、 5、 OLR与热带洋面上及季风大陆上的雨量有密切关系与热带洋面上及季风大陆上的雨量有密切关系 研究表明，OLR与热带洋面上的雨量及东亚、印度大陆上的季风雨量有密切的关系。故可用用OLROLR资资料料推推算算雨雨量量，从而得到全球热带地区雨量的时空变化信息。 6 、OLR包含着海表温度及海气相互作用信息包含着海表温度及海气相互作用信息 对于晴空的洋面上，OLR可以直接反映海表温度（SST），而 两者正负相关性又可反映海洋与大气相相互互作作用用的状态。一般正相关表示大气对海洋的作用为主，负相关则以海洋对大气的作用为主。二、气象卫星大气探测产品（二、气象卫星大气探测产品（TOVS） 气象卫星大气探
63、测产品，是指利用气象卫星大气探测器光谱通道遥感数据反演得到的大气物理参数，如大气温度、湿度和位势高度等的信息产品。目前国家卫星气象中心TOVS业务处理系统可生成水平分辨率约为75km的下列数值产品：u用红外（用红外（OLROLR）和水汽（）和水汽（FWVFWV）双通道反演热带纬向垂直环流是一）双通道反演热带纬向垂直环流是一个新的途径，可以很好的监测个新的途径，可以很好的监测ENSOENSO过程。过程。u多多通通道道（红红外外，水水汽汽，可可见见光光和和微微波波）遥遥感感在在亚亚洲洲季季风风研研究究中中的的应应用用揭揭示示了了许许多多新新事事实实，澄澄清清了了过过去去由由于于观观测测资资料料缺缺
64、乏乏所所得得的的一一些些错错误误结结论论。还还发发现现不不少少亚亚洲洲季季风风降降水水的的异异常常和和爆爆发发早早晚晚的的先先兆兆。为为预测亚洲季风异常增添了新的预报因子。预测亚洲季风异常增添了新的预报因子。u研究结果表明卫星多通道遥感提供了极地冰雪盖，热带大气环流研究结果表明卫星多通道遥感提供了极地冰雪盖，热带大气环流以及地气系统能量收支等众多的冰以及地气系统能量收支等众多的冰- -气、海气、海- -气、陆气、陆- -气相互作用的气相互作用的信息，从而使我们对于全球气候变化的物理过程有更全面深入的了信息，从而使我们对于全球气候变化的物理过程有更全面深入的了解；也为气候异常的预测提供许多重要的
65、信息。解；也为气候异常的预测提供许多重要的信息。u因此，因此，卫星多通道遥感资料的综合应用，对于气候异常的研究和卫星多通道遥感资料的综合应用，对于气候异常的研究和预测都有很重要的意义。预测都有很重要的意义。 北半球(12-3月)海冰范围和春季海冰融化范围正距平 亚洲季风强度负距平 东东 北北冷冷 涡涡多发多发(低低温温)赤道中东太平洋海温正距平东北春季净辐射负距平卫星多通道遥测揭示的夏季东北冷涡（气温）异常的影响链卫星多通道遥测揭示的夏季东北冷涡（气温）异常的影响链三、气象卫星海面温度监测产品三、气象卫星海面温度监测产品u气象卫星海面温度监测产品是指通过气象卫星遥感海洋表面辐射气象卫星海面温度
66、监测产品是指通过气象卫星遥感海洋表面辐射值，经反演得到的海面温度分布信息产品。目前，国家卫星气象中值，经反演得到的海面温度分布信息产品。目前，国家卫星气象中心提供的极轨气象卫星海面温度监测产品，其计算范围为：心提供的极轨气象卫星海面温度监测产品，其计算范围为：0 05050NN，105105150E150E；格点分辨率为格点分辨率为50km50km50km50km。u静静止止气气象象卫卫星星（GMS-5GMS-5）海海面面温温度度监监测测产产品品具具有有覆覆盖盖范范围围广广、观观测测频频次次高高的的优优点点，大大大大增增加加了了晴晴空空海海温温分分布布的的监监测测能能力力。增增加加了了南南半半
67、球球和和东东太太平平洋洋海海域域海海面面温温度度遥遥感感资资料料。产产品品的的覆覆盖盖范范围围为为50S50S50N,90E50N,90E170W170W。目目前前国国家家卫卫星星气气象象中中心心SSTSST数数值值格格点点产产品品空间分辨率为空间分辨率为50km,SST50km,SST图像产品分辨率图像产品分辨率10km10km。u海海面面温温度度是是国国家家卫卫星星气气象象中中心心很很重重要要的的定定量量产产品品之之一一，它它在在气气候候研研究究，如如南南方方涛涛动动指指数数、厄厄尔尔尼尼诺诺现现象象的的爆爆发发和和持持续续、调调节节大大气气中中的的潜潜热热和和显显热热研研究究方方面面，具
68、具有有重重要要的的应应用用价价值值。另另外外它它在在渔渔业业捕捕捞捞、军事军事等领域也具有很重要的应用价值。等领域也具有很重要的应用价值。 四、气象卫星辐射亮度温度产品（简称四、气象卫星辐射亮度温度产品（简称TBB） 气气象象卫卫星星辐辐射射亮亮度度温温度度产产品品，是是指指由由气气象象卫卫星星红红外外窗窗区区通通道道测测得得的的辐辐射射值值，通通过过应应用用普普朗朗克克函函数数处处理理转转换换成成辐辐射射亮亮度度温温度度形形成成的的信息产品。信息产品。u国国家家卫卫星星气气象象中中心心以以3 3小小时时为为间间隔隔对对每每日日2424小小时时中中的的8 8个个时时次次（接接近近世世界界时时0
69、000时时、0303时时、0606时时、0909时时、1212时时、1515时时、1818时时、2121时时）的的红红外外通通道道（10.510.5 11.511.5m m）资资料料分分别别进进行行处处理理，然然后后计计算算出出日日平平均均TBBTBB值值，并并生生成成日日平平均均数数据据集集。同同时时根根据据需需要要又又生生成成候候、旬旬、月月平均平均TBBTBB产品。月平均产品。月平均TBBTBB产品每日向用户广播。产品每日向用户广播。u在无云或少云区，在无云或少云区，TBBTBB是地表黑体辐射温度，其值较高，因此是地表黑体辐射温度，其值较高，因此TBBTBB高值区常常与高气压系统相对应高
70、值区常常与高气压系统相对应；云区中的情况则相反，；云区中的情况则相反，TBBTBB是云顶的辐射温度，其值较低，并且是云顶的辐射温度，其值较低，并且TBBTBB低值区一般为云区低值区一般为云区，尤其，尤其是夏季和热带地区更是如此。因此，可以根据是夏季和热带地区更是如此。因此，可以根据TBBTBB资料的这些特征，资料的这些特征，推断天气系统的活动、强度以及相应的天气现象。推断天气系统的活动、强度以及相应的天气现象。u值得注意的是，在冬季的高纬度地区和诸如青藏高原这样的高值得注意的是，在冬季的高纬度地区和诸如青藏高原这样的高海拔地区，往往地表温度很低，接近某些云顶温度或者有时甚至海拔地区，往往地表温
71、度很低，接近某些云顶温度或者有时甚至比中低云云顶温度还低。这样，就难以区分开无云区和中低云区。比中低云云顶温度还低。这样，就难以区分开无云区和中低云区。因此因此对对TBBTBB的使用要十分慎重的使用要十分慎重。本章小结本章小结l基本概念：太阳常数；大气窗；吸收带；增强红外基本概念：太阳常数；大气窗；吸收带；增强红外云图；云图；OLR；TOVS；TBB。l基本问题：基本问题：1、电磁波谱分为哪几种？、电磁波谱分为哪几种？2、可见光、红外和水汽图分别采用什么波段？、可见光、红外和水汽图分别采用什么波段？3、可见光、红外和水汽图观测原理？、可见光、红外和水汽图观测原理？4、OLR资料有哪些方面的应用？资料有哪些方面的应用？
