卫星气象学复习课
南京信息工程大学卫星气象学期末复习
一、名词解释倾角：卫星轨道平面与赤道平面间的夹角。
截距：卫星绕地球一周地球转过的度数，截距是连续两次升交点之间的经度差。
空间分辨率：是指卫星在某时刻观测到地球的最小面积亦即指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。
（像元，物象点，像素）亮度温度：若实际物体在某一波长下的光辐射度(即光谱辐射亮度) 与绝对黑体在同一波长下的光谱辐射度相等,则黑体的温度被称为实际物体在该波长下的亮度温度反照率：目标地物的反射出射度与入射度之比，即单位时间、单位面积上各方向出射的总辐射能量(M)与入射的总辐射能量(E)之比。
结构型式：指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物像点的分布式样。
纹理：表示云顶表面或其他物象表面光滑起伏程度的判据。
二、选择题1、如果卫星是前进轨道，则卫星运行方向是西南→东北（正面），西北→东南（背面）如果卫星是后退轨道，则卫星运行方向是东南→西北（正面），东北→西南（背面）2、卫星轨道的形状决定于：入轨速度与方向，方向与地面平行3、若有一张冬季的云图上中高纬度地区色调较暗（浅），则这一张云图一定是可见光云图（红外），其原因是太阳高度角低，与太阳辐射有关。
4、如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是中云。
如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈白色，这目标物可能是卷云。
如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈暗色，这目标物可能是薄中云、层云和雾（低云）。
如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈白色，这目标物可能是Cb云（积雨云）。
如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是夏季沙漠。
如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是青藏高原。
如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是海洋暖水区。
如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈浅，这目标物可能是海洋冷水区。
5、大范围云系的分布呈带状，且呈气旋性弯曲，这云带是冷锋云带。
南京信息工程大学卫星气象学期末复习
一、名词解释倾角：卫星轨道平面与赤道平面间的夹角。
截距：卫星绕地球一周地球转过的度数，截距是连续两次升交点之间的经度差。
空间分辨率：是指卫星在某时刻观测到地球的最小面积亦即指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。
（像元，物象点，像素）亮度温度：若实际物体在某一波长下的光辐射度(即光谱辐射亮度) 与绝对黑体在同一波长下的光谱辐射度相等,则黑体的温度被称为实际物体在该波长下的亮度温度反照率：目标地物的反射出射度与入射度之比，即单位时间、单位面积上各方向出射的总辐射能量(M)与入射的总辐射能量(E)之比。
结构型式：指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物像点的分布式样。
纹理：表示云顶表面或其他物象表面光滑起伏程度的判据。
二、选择题1、如果卫星是前进轨道，则卫星运行方向是西南→东北（正面），西北→东南（背面）如果卫星是后退轨道，则卫星运行方向是东南→西北（正面），东北→西南（背面）2、卫星轨道的形状决定于：入轨速度与方向，方向与地面平行3、若有一张冬季的云图上中高纬度地区色调较暗（浅），则这一张云图一定是可见光云图（红外），其原因是太阳高度角低，与太阳辐射有关。
4、如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是中云。
如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈白色，这目标物可能是卷云。
如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈暗色，这目标物可能是薄中云、层云和雾（低云）。
如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈白色，这目标物可能是Cb云（积雨云）。
如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是夏季沙漠。
如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是青藏高原。
如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是海洋暖水区。
如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈浅，这目标物可能是海洋冷水区。
5、大范围云系的分布呈带状，且呈气旋性弯曲，这云带是冷锋云带。
卫星气象应用(复习)
第五部分卫星气象应用（杨云芸）气象卫星探测原理；气象卫星图像的识别；气象卫星图像上的云和天气系统第一章气象卫星的探测原理一、了解近极地太阳同步轨道气象卫星（基本特点）和地球同步轨道气象卫星的（基本）特点及互补性当卫星选择一定的轨道，则观测范围和区域就固定了。
近极地太阳同步轨道气象卫星在固定轨道运行，地球不停地自西向东旋转，则卫星绕地球转一圈的同时，地球也相应地自西向东转过一定的角度，从而使卫星能周期的观测到地球上的每一点，实现卫星的全球观测。
卫星在轨道上运行的周期与地球自转的周期相同，因此卫星每天总是在相同的时刻经过地球上同一地区的上空，也就是在每天相同的时刻出现在相同地区的相同方位上，这样的卫星叫做地球同步卫星。
地球同步轨道气象卫星是为了连续观测某一固定区域的天气系统的形成和发展演变，特别是监视暴雨，冰雹，台风，龙卷风等灾害性的天气以及热带洋面和高原地区等资料稀少地区的灾害性天气。
两种卫星资料的结合运用，增加和丰富了观测的内容和范围，突破了单种资料的某些局限性，改进了天气分析的准确性，加深对各种天气系统的理解。
二、理解遥感、主动遥感和被动遥感的含义遥感：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测物体（目标物）反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行处理、分类和识别的一种技术。
主动遥感：仪器接受由本身发射然后经被测物体反射、散射回来的电磁辐射，再根据仪器接收到的反射、散射电磁辐射特征来识别和推断目标物的特征。
被动遥感：测量目标物自己发射的电磁辐射或反射自然源（如太阳辐射）发射的电磁辐射来推测目标物特性，这种方式只需要能感应电磁辐射的接收系统。
三、了解电磁波谱及其划分电磁辐射包括太阳辐射、地球大气的热辐射和无线电辐射等，它的波长范围很广，从10-10μm 的宇宙射线到1010μm 的无线电波。
按电磁波的频率或波长将电磁波分为γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波等波段，它们都具有电磁波所固有的特性，同时由于波长和频率的不同，还表现有各自不同的特性（波谱参见图3.1）。
《卫星气象学》第3章-2
叶绿素
应用：植被指数（NDVI） 在NOAA气象卫星上利用两个通道，分别测量可见光通道（ 例如0.58~0.68μm）和近红外通道（如0.7~1.1μm）波段的地 面反照率： NDVI (Ch2 Ch1) / Ch2 Ch1 当植被生长茂盛，植被指数值就较大。
50 42 30
度约 300K ，与这个温度相对应的黑体辐射能量主要集中在
10m这一范围，通过窗区，地面发出的长波辐射可顺利地被发 送到宇宙空间。
吸 收 率
18
3.6 地表及云的辐射参数
19
地面对太阳辐射的反射和吸收
在地球―大气系统对太阳辐射的吸收中，大气的吸收只占 19%，地球表面吸收了约51%，剩余30%被反射和散射。
t
d d
2
cos
su n
每日的太阳辐射可表示为（积分限t为日出日落时间）：
d 2 t2 Q S0 ( ) cos sun (t )dt d t1
5
太阳辐射光谱
太阳向整个太阳系发射从 Y射线、x射线、紫外线、可见光、红外到微波的宽 广的电磁谱段。太阳可看作为黑体，因此它的电磁辐射遵守普朗克辐射定律， 根据测定和计算，太阳单色辐射的峰值波长位于 0.50µ m附近。在可见光和红
植被
不同生长 期 不同种类
冰雪
水体
浑浊度
浊水的反照率比清水高的多，并且与清水比，浊水的 反射峰出现在更长的波长上。测量表明，在0.6~0.7μm 波段内的反照率与水体的浑浊度是线性相关的，由此 可以推算水中的泥沙量。 波长小于0.5μm，叶绿素增加，反照率减小；波长大于 0.5μm，叶绿素增加，可见光波段蓝光部分反照率增大。 22
吸 收 率
雷达与卫星气象学期末复习
名词解释雷达：能辐射电磁波并利用目标物对该电磁波的反射（散射）来发现目标物，并测定目标物位置的电子探测系统瑞利散射：一种光学现象，属于散射的一种情况。
又称“分子散射”。
粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。
a<<2。
雷达反射率η：描述粒子群后向散射能力的物理量∑==N i i1ση天线方向图：天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指方向上，在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图称为天线方向图。
增益：接收机必须接受足够的放大倍数才能使回波信号在显示器显示，放大倍数用增益来表示雷达系统组成部件：同步脉冲,发射机，接收机，收发天线，伺服系统，显示器，计算机接口雷达工作原理：天气雷达间歇性向空中发射脉冲式电磁波，电磁波在大气中以接近光波的速度，近似与直线的路径传播，如果在传播路径遇到了气象目标物，脉冲电磁波会被气象目标物向四面八方散射，其中一部分电磁波能被散射回雷达天线，在雷达显示器上显示出气象目标物的空间位置分布，和强度等特征有效照射深度：只有在波束中距离为R 到R+h/2范围内的那些粒子散射的回波，才能在同一时刻到达天线，称h/2这个量为波束有效照射深度有效照射体积：在波束宽度),(φθ范围内，粒子所产生的回波能同时到达天线的空间体积，称为有效照射体积径向速度：目标运动平行于雷达径向的分量。
速度模糊：表现为从正 负速度的最大值突变为负 正速度的最大值。
多普勒两难：根据最大不模糊距离与不模糊速度的表式知，PRF C R⨯=2max ，4max PRF V ⨯=λ对每个特定雷达而言，在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾。
二次回波：超过雷达脉冲间隔所能探测最远距离之外的目标物回波。
简答：雷达图显示方式：雷达回波图，从蓝色到紫色表示回波强度由小到大（10-70dBz ），从不同颜色回波可以判断降雨强度，雨区范围、未来降雨强度和移动。
卫星气象学课件：第1章 绪论0
卫星观测方法优势
资料一致性优势
与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均 一性和好的代表性；
尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范， 来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避 免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料 的不一致性；
站分布的不均匀等使资料的不确定性增加(点)； 气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进
第3节 气象卫星的种类及其发展概况
一、气象卫星的种类
按轨道分：
1、极轨卫星和静止卫星
按所承担的任务分：
2、实验卫星和业务卫星
二、气象卫星的发展历史
1、 极轨卫星的发展历史
1.美国的极轨业务卫星 TOS/ESSA（TIROS业务卫星/环境科学管理局卫星）系列 ITOS/NOAA（改进的TIROS业务卫星/国家海洋大气管理局）系列 TIROS-N/NOAA系列
3、气象卫星资料的接收、处理和存贮、质量控制；
4、气象卫星资料在天气预报、大气科学研究中的应 用，以及在其它有关领域中的应用（如监测森林大火 等）。
二、气象卫星遥感
遥感：在一定距离之外，不直接接触被测物体 和有关物理现象，通过探测仪器接收来自被测 物体反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行 处理、分类和识别的一种技术。
在河南、安徽和山东三省交界地区出现了轻到大雾（包括雾凇）天气，其中部分雾区被云覆盖。 经估算雾区面积大约有2.1万平方公里。雾区给当地的交通带来不同程度的影响。
强沙尘暴监测 2001.4.7.
气象卫星监测到新疆南部塔里木盆地出现了沙尘天气。受冷空气影响，塔里 木盆地东部发生沙尘天气，沙尘在偏东大风的输送下自罗布泊向西南方向扩散。 由于沙尘强度较弱，且发生在荒漠地区，其造成的影响有限。
卫星气象学期末复习
CH11.气象卫星：人造星体，在宇宙空间、确定的轨道上飞行，携带着各种气象探测仪器，以对地球及其大气和海洋进行气象观测为目的，测量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。
气象卫星观测的特点:在空间固定轨道上运行；自上而下进行观测；全球和大范围的观测；使用新的探测技术（遥感探测）；提供丰富的观测资料，受益面广（气象+其他领域）2.遥感：1）概念：遥感是气象卫星的基础：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一种技术。
2）设备：传感器，运载工具，接收系统。
3）卫星遥感探测研究主要内容：遥感信息获取手段的研究；各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究；遥感信息的处理与分析判读技术的研究。
3）分类：按工作方式：主动遥感、被动遥感；按电磁波谱段：紫外~、可见光~、红外~、微波~；按探测对象：大气~、海洋~、农业~、地理~；按探测信息形式：图像~、非图像~气象卫星遥感：利用气象卫星对大气进行遥感探测。
3.卫星气象种类：(1)极地轨道卫星：中国风云1号 (2)静止轨道卫星：中国风云2号 p9/21CH21.卫星轨道参数1）升交点赤径（Ω）卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为轨道的升段；卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为轨道的降段;把轨道的升段与赤道的交点称升交点。
轨道的降段与赤道的交点称降交点，升交点用赤径Ω表示，表示了轨道平面的位置和其相对于太阳的取向2）倾角(i)指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角3）偏心率（e）指轨道的焦距与半长轴之比4）轨道半长轴（a）在轨道的长轴方向由轨道中心到轨道上的距离，确定了卫星的形状5）近地点角（ω）卫星在轨道平面内升交点与近地点之间的夹角，确定了轨道半长轴的方向6）平均近点角（M）；7）真近点角（θ）；8）偏近点角（E）2.地理坐标系中的轨道参数1）星下点：指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点2）升交点降交点（如上）（极轨卫星才有）3）截距：连续两次升交点之间的经度数L=T*15度/小时4）轨道数：指卫星从一升交点开始到以后任何一个升交点为止环绕地球运行一圈的轨道数目3.气象卫星运动规律：设想地球是理想球体，均质，质心在地心；卫星质量<<地球质量,卫星对地作用可忽略；星地距离>>卫星本身尺度，质点；忽略其它因素对卫星的作用力根据理论力学，卫星在地球引力作用下的运动为平面运动。
卫星气象学基本知识1
如果卫星的离心力大于太阳引力则卫星脱离太阳系进入银河系，其 速度为
V3=16.9千米/秒
为第三宇宙速度。
§2.2
轨道参平面与地球赤道平面的夹角。 (2) 高度：卫星轨道离地球表面的距离。 （3）周期：卫星沿其轨道运行一周所需的时间。 （4）星下点：卫星与地球中心连线在地球表面的交点称星下点。 由于卫星的运动和地球的自转，显下点在地球表面形成一条连续的 轨迹，这一轨迹称星下点轨迹。显下点常用经、纬度表示其位置。 （5）升交点和降交点：卫星运行一个周期自南向北与地球赤道的 交点为升交点，自北向南与地球赤道的交点为降交点，所以每条卫 星轨道的升交点和降交点是不同的。 （6）截距：卫星运行一个周期地球赤道所转过的距离。由于在卫 星绕地球公转的同时，地球不停地自转，卫星沿规定转一周需约2 小时，地球自转需24小时，每小时转过15度，所以卫星一个周期在 赤道的截距是30个经度。
静止卫星酌高度可以根据开普勒第三定律算得：
实际的静止卫星轨道，实际的静止卫星轨道不可能是圆形，而 带有点椭圆形，在一天当中，卫星的轨道半径有时大有时小。当轨 道半径偏大时，卫星速度减小，其相对于地球就 要向西漂移，当 轨道半径偏小时，卫星速度加大，就要向东漂 移。所以一天之内 ，卫星要作东西向漂移。同时，卫星轨道倾角也不正好是0°，常 有1°的倾角；若不考 虑其它因素，卫星在一天内将作南北漂移。 如若卫星轨道即带有一点椭圆形，又有一点倾角，则卫星的 星下 点轨迹是上述两种结果的合成，使得每天的星下点轨迹在赤 道两 侧呈“8’字形摆动。
△ S=2π（R+H）/120°=2210.04(km) 静止卫星的使用价值很高，各国都希望尽早发射自己的卫星， 世界各国又都集中在欧 洲、亚洲，非洲这一带，南北美洲国家也 很集中，但是卫星的位置是有限的，这就涉及到如 何合理地、有 效地使用静止卫星轨道。
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卫星气象学复习课
第一章绪论
1、卫星气象学与卫星遥感
气象卫星、卫星气象学、遥感及其分类；气象卫星遥感；
2、气象卫星的种类及我国气象卫星发展概况
第二章卫星运动规律和气象卫星轨道
1、卫星的轨道参数
地理坐标中的轨道参数：星下点、升交点和降交点、截距、倾角
2、气象卫星轨道的分类（按卫星轨道参数分类：如倾角、高度、偏心率）
第三章卫星遥感辐射基础
1、电磁波段的划分
2、辐射能、辐射通量、辐射通量密度、吸收率、发射率、黑体、灰体
第四章卫星观测仪器和观测要素及分辨率
1、卫星探测分辨率
卫星探测的分辨率有三种：空间分辨率、灰度分辨率或温度分辨率和时间分辨率；几种分辨率之间的关系；
2、卫星对地的扫描方式大致有四种：
1）单个探测器线扫描
2）多探测器扫描
3）线性阵列探测器前推式扫描
4）圆锥扫描：
2、卫星云图的图像表示和增强处理
图像的数字化、卫星云图的增强处理（反差增强、分层增强）
第五章卫星云图分析基础
1、可见光云图的基本特点：可见光云图色调的主要影响因子—反照率和太阳高度角
2、红外云图的基本特点：影响红外云图色调的因子；
3、卫星云图上识别云的六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理
4、卫星云图上各类云的识别：积云、积雨云、卷云、层云等
第六章中纬度天气系统的卫星云图分析
1、大尺度云系类型：带状云系、涡旋云系
2、逗点云系、斜压叶状云系、变形场云系、细包状云系（云型及其与高低流场的配置）
3、水汽图的边界分析：头边界、内边界、干涌边界和底边界、回流边界
4、利用卫星云图分析500hPa槽线：
1）逗点云系定槽线；2）由大片中高云云区定槽线位置；
5、卫星云图确定地面高压脊线位置；
6、利用卫星云图确定地面冷锋的位置；冷锋云系的强度变化、我国南方冷锋云系及其移动特征。
7、暖锋云系、锢囚锋云系、静止锋云系的云图特征
8、我国夏季梅雨锋云系特点
9、确定高空急流轴的四条规则
第七章卫星云图在热带天气分析和预报中的应用
1、热带地区云的类别和云系的尺度分类
2、热带云团的垂直空间结构、云团种类；
3、热带辐合带(ITCZ)云系特点，及其长、短期变化特征；热带辐合云带的类型；
4、台风的云系结构、判断热带扰动发展成台风的云图特征、台风云型的主要类型、卫星云图上确定台风中心。
5、热带气旋强度的估算方法--Dvorak方法的基本思路
6、热带气旋路径的卫星云图预报方法：
1）由台风环境云场预报台风路径；
2）由台风本身云系特征预报台风路径；
第八章夏季对流性系云图分析
1、对流发生的水汽条件分析：
(1)水汽带北侧暗区干区触发的对流；
(2)水汽回流南边界处对流的发生；
(3)水汽羽北端对流的生成发展
2、由早晨层云(雾)和午后积云浓积云分析对流性云系发生发展
3、中尺度对流系统分析：
1）飑锋云型：飑锋云系的天气系统分类--锋后飑线、锋上飑线、干线飑线、台风飑线；
2）雷暴低层外流边界和弧状云线的形成；
3）在雷暴不同阶段，雷暴中高压在卫星云图上的表现特征
4）利用卫星监视和预报短时雷雨大风
复习题
1、气象卫星的观测特点是什么？
2、什么是卫星的倾角？什么是星下点？GMS-5和FY-2的星下点在何处？
3、什么是近极地太阳同步卫星？太阳同步卫星轨道如何实现？
4、什么是地球同步卫星？其高度和运行周期为多少？
5、什么是大气窗？
6、如何区分红外云图、可见光云图？
7、卫星的空间分辨率、灰度分辨率或温度分辨率、时间分辨率的含义，以及它们之间的关
系？
8、何谓可见光云图？云图上的亮度取决于什么因素？
9、何谓红外云图？云图上的亮度与那些因素有关？
10、简述红外云图增强显示的基本原理。
何谓反差增强？分层增强？
11、卷云砧在云图上有何特征？层云（雾）在卫星云图上的主要特征是什么？
12、在卫星云图上如何判断积雨云的强弱？
13、洋面冷锋后的细胞状云有哪几种？试述出现的原因和特点。
14、波状云系有何特征？其出现的条件是什么？
15、如何用云图确定高空槽线（500hPa）？
16、发展成熟的逗点云系包括哪三部份云区？对流性降水出现在哪个云区？
17、我国华南静止锋、梅雨锋云带的特点是什么？如何定出静止锋的位置？
18、试述我国温带气旋云型演变的五个阶段。
19、如何用卫星云图确定高空急流轴的位置？
20、冷锋云带与高空急流云带在云图中有何区别？
21、热带地区云的主要类别有哪些？热带大气中云系的尺度分哪几类？热带地区的云
团主要有哪些（种类）？
22、热带辐合带在云图上的特征？如何在云图上定出其位置？
23、如何根据云图特征来判断副高的范围、地面脊线位置？
24、台风云系有何特征？
25、判断热带扰动云团是否发展的判据是什么？
26、如何用云图确定台风的中心位置？
27、如何用台风环境云场特征及台风本身的云型演变特征预报台风的移动？
28、常见的水汽边界有哪几种？与IR云图比较，水汽图有哪些基本特点？
29、飑线云系的特征？
30、弧状云线在什么情况下形成？
31、中尺度对流云系有哪三类致灾性云团？雹暴云团、暴雨云团的基本特征是什么？
32、用卫星云图估计风向、风速的基本思路是什么？。