气象卫星云图图像识别
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卫星云图的识别和图像的物理意义培训课件
卫星云图的识别 和图像的物理意义
卫星云图的基本特征
一、可见光云图的特征 二、红外云图的特征 三、可见光云图与红外云图的比较 四、水汽图特征
气象卫星图象识别和分析的基础
弄清遥感仪器的观测通道、特征及用途 以2004年10月19日发射成功的FY-2C 为例
通道 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5
可见光云图上的色调
反照率最大 （最白）
积雨云 （Cb）
反照率较大 （白）
反照率大 （灰白）
多层云 高山积雪 厚卷云
薄中高云
反照率小 （灰色）
沙漠 晴天积云 陆地单独 出现卷云
反照率较小 （较黑）
草地 森林
反照率最 小
（最黑）
海洋
注：在电视上看到的海洋是蓝色、陆地是绿色，是伪彩色。根据相 同的反照率加一种颜色。
而反射太阳辐射取决于入射到目 标物的太阳辐射及目标物的反照率两 个因素。
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，物体反
照率越大，它的色调就越白；反照率 越小，色调越暗。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响： 在可见光云图上，目标物的色调还
与太阳高度角有关，太阳高度角高，光 照条件好，图片色调越亮。
例如：气旋、台风、是涡旋结构 锋面、急流、赤道辐合带等为带状云系。
水汽图
以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸 收带，在这一带内，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。达到卫星 的辐射愈少，由这一吸收带得出的图象 称为水汽图。
通常在水汽图上色调愈白，表示水 汽愈多，色调愈黑，水汽越少。
卫星
Skyscraper
Tree
卫星云图的基本特征
一、可见光云图的特征 二、红外云图的特征 三、可见光云图与红外云图的比较 四、水汽图特征
气象卫星图象识别和分析的基础
弄清遥感仪器的观测通道、特征及用途 以2004年10月19日发射成功的FY-2C 为例
通道 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5
可见光云图上的色调
反照率最大 （最白）
积雨云 （Cb）
反照率较大 （白）
反照率大 （灰白）
多层云 高山积雪 厚卷云
薄中高云
反照率小 （灰色）
沙漠 晴天积云 陆地单独 出现卷云
反照率较小 （较黑）
草地 森林
反照率最 小
（最黑）
海洋
注：在电视上看到的海洋是蓝色、陆地是绿色，是伪彩色。根据相 同的反照率加一种颜色。
而反射太阳辐射取决于入射到目 标物的太阳辐射及目标物的反照率两 个因素。
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，物体反
照率越大，它的色调就越白；反照率 越小，色调越暗。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响： 在可见光云图上，目标物的色调还
与太阳高度角有关，太阳高度角高，光 照条件好，图片色调越亮。
例如：气旋、台风、是涡旋结构 锋面、急流、赤道辐合带等为带状云系。
水汽图
以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸 收带，在这一带内，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。达到卫星 的辐射愈少，由这一吸收带得出的图象 称为水汽图。
通常在水汽图上色调愈白，表示水 汽愈多，色调愈黑，水汽越少。
卫星
Skyscraper
Tree
卫星云图分析
19
表2 一些主要云和地面目标物的反照率
云和地面目标物
积雨云 积雨云 卷层云 积云，层积云 层积云 层云 沙漠 层积云 积雪 层云 卷云 卷层云 晴天积云 中云(高层高积云) 沙地 沙地和矮树林 植被 海洋,湖泊,河流
主要特征
大而厚 小，云顶在六公里左右 厚，下面有中低云和降水 陆地上，云量>80% 陆地上，云量>80% 厚，出现在洋面上，云厚约0.5公里 白砂 洋面成片 旧雪,已有3-7天,大部分在森林地区 新雪 薄洋面上 薄,单独出在陆地上. 单独在陆地上 陆地上云量 云量>80% 中等厚度 谷地、平原、坡地，
2
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” Ｄ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。
3
2006年12月8日 我国成功发射“风云二号”D气象卫4
在GMS云图上，我国处于观测区的西北边缘，不仅云图畸变很大，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。
27
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，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A—B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。
表2 一些主要云和地面目标物的反照率
云和地面目标物
积雨云 积雨云 卷层云 积云，层积云 层积云 层云 沙漠 层积云 积雪 层云 卷云 卷层云 晴天积云 中云(高层高积云) 沙地 沙地和矮树林 植被 海洋,湖泊,河流
主要特征
大而厚 小，云顶在六公里左右 厚，下面有中低云和降水 陆地上，云量>80% 陆地上，云量>80% 厚，出现在洋面上，云厚约0.5公里 白砂 洋面成片 旧雪,已有3-7天,大部分在森林地区 新雪 薄洋面上 薄,单独出在陆地上. 单独在陆地上 陆地上云量 云量>80% 中等厚度 谷地、平原、坡地，
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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” Ｄ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。
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2006年12月8日 我国成功发射“风云二号”D气象卫4
在GMS云图上，我国处于观测区的西北边缘，不仅云图畸变很大，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。
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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，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A—B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。
卫星气象学课件：第5章 卫星云图分析基础0-1
5、微波（MV）图像，即地气系统在微波段（1mm~10cm; 3~300GHz）发射及散射辐射的图像，微波的频率范围较宽， 常用的有19、22、37、85GHz等频率的水平和垂直极化通 道，业务上常用的微波图像大多是由多通道组合反演得到的 产品图像
卫星云图分析的主要内容有：
1) 区分不同通道的云图，即是可见光还是红外云图？
27
表5.1是各种云和地面目标物体的反照率，
可见：
①水面的反照率最低，厚的积雨云最大； ②积雪与云的反照率十分接近，所以仅从可见 光云图上的色调难以区别云和积雪； ③薄卷云与晴天积云、沙地的反照率也很接近， 也不易区别它们。
太阳耀斑区
水体反照率小在云图 上呈黑色。但是，如果太 阳光从水面单向反射到卫 星仪器内，在可见光云图 上会出现一片色调较浅的 区域，或是小而明亮的区， 这些区称做太阳耀斑区； 它表明水面有微波或水面 平静。
可见光图像的黑白程度表示地球和大气中各种云对可 见的太阳光的反射辐射强度（主要决定于物体的反射 率），故其观测原理与照相原理相似。
较黑色调代表低亮度（低反照率辐射强度）
较亮色调……
L
L ()
E ()sun
其中Eλ（∞）是入射大气顶的辐射，通常可以当作定值， ρL（λ）地面反照率，μsun是太阳天顶角的余弦。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
青海湖
L
CR A
D T
1975年8月14日9：00（UTC）的可见光图像
可见光云图解释中存在的问题
1 区分云与地面雪盖：都较为白亮，容易混淆
…因此关于地表状况的地理知识在云图解释中极其重要。 山脉上覆盖的积雪在黑色无雪的山谷衬托下表现出白色 和树枝状。另外，与云不同，地面雪盖是准静止的，利 用动画显示的图像可以区分
卫星云图分析的主要内容有：
1) 区分不同通道的云图，即是可见光还是红外云图？
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表5.1是各种云和地面目标物体的反照率，
可见：
①水面的反照率最低，厚的积雨云最大； ②积雪与云的反照率十分接近，所以仅从可见 光云图上的色调难以区别云和积雪； ③薄卷云与晴天积云、沙地的反照率也很接近， 也不易区别它们。
太阳耀斑区
水体反照率小在云图 上呈黑色。但是，如果太 阳光从水面单向反射到卫 星仪器内，在可见光云图 上会出现一片色调较浅的 区域，或是小而明亮的区， 这些区称做太阳耀斑区； 它表明水面有微波或水面 平静。
可见光图像的黑白程度表示地球和大气中各种云对可 见的太阳光的反射辐射强度（主要决定于物体的反射 率），故其观测原理与照相原理相似。
较黑色调代表低亮度（低反照率辐射强度）
较亮色调……
L
L ()
E ()sun
其中Eλ（∞）是入射大气顶的辐射，通常可以当作定值， ρL（λ）地面反照率，μsun是太阳天顶角的余弦。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
青海湖
L
CR A
D T
1975年8月14日9：00（UTC）的可见光图像
可见光云图解释中存在的问题
1 区分云与地面雪盖：都较为白亮，容易混淆
…因此关于地表状况的地理知识在云图解释中极其重要。 山脉上覆盖的积雪在黑色无雪的山谷衬托下表现出白色 和树枝状。另外，与云不同，地面雪盖是准静止的，利 用动画显示的图像可以区分
卫星云图
色调强化卫星云图亦是属于红外线卫星云图的一种，其为针对对流云所设计，主要目的为突显对流现象。对 流越强，云顶发展越高，云顶温度越冷（详细请参考资料来源所提供之连结）。
可见光和红外云图还同时提供了大量无云覆盖区的地面信息。可见光云图可反映地表裸地、岩石、森林、作 物、草场、湖泊等不同覆盖物的反照车特性，而红外则可反映地表和海洋表面的热力学温度。因此云图也被广泛 应用于社会经济活动的许多方面，如作物产量预报，森林火灾监测，海洋渔区的确定等。
图像处理
有时在卫星红外云图分析时需要知道云顶的温度，例如，在估计对流云的降水量分布时，需要知道低温的云 区范围。卫星云图的增强显示装置，可以将红外云图显示成7～9个不同黑白色调的图像，其中每一色调表示一个 确定的温度范围，由此可以看出云顶温度（或云顶高度）的分布。有时为了某种特殊需要，也可使用此装置将某 一个或某几个温度范围的区域显著地突出出来。如果将这种装置的黑白显示器改为彩色显示器，就可以得到不同 颜色表示不同温度范围的彩色云图，叫做伪彩色云图。
卫星云图
由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表 面特征的图像
01 简介
03 识别方法
目录
02 分类 04 应用
05 分辨率
07 图像分析
目录
06 图像处理 08 研究发展
卫星云图（学名：satellite cloud imagery），由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面 特征的图像。接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确 定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测 台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。
可见光和红外云图还同时提供了大量无云覆盖区的地面信息。可见光云图可反映地表裸地、岩石、森林、作 物、草场、湖泊等不同覆盖物的反照车特性，而红外则可反映地表和海洋表面的热力学温度。因此云图也被广泛 应用于社会经济活动的许多方面，如作物产量预报，森林火灾监测，海洋渔区的确定等。
图像处理
有时在卫星红外云图分析时需要知道云顶的温度，例如，在估计对流云的降水量分布时，需要知道低温的云 区范围。卫星云图的增强显示装置，可以将红外云图显示成7～9个不同黑白色调的图像，其中每一色调表示一个 确定的温度范围，由此可以看出云顶温度（或云顶高度）的分布。有时为了某种特殊需要，也可使用此装置将某 一个或某几个温度范围的区域显著地突出出来。如果将这种装置的黑白显示器改为彩色显示器，就可以得到不同 颜色表示不同温度范围的彩色云图，叫做伪彩色云图。
卫星云图
由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表 面特征的图像
01 简介
03 识别方法
目录
02 分类 04 应用
05 分辨率
07 图像分析
目录
06 图像处理 08 研究发展
卫星云图（学名：satellite cloud imagery），由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面 特征的图像。接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确 定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测 台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。
卫星云图的识别
卫星云图的识别一、卫星云图的分类卫星云图可以根据卫星所接受的波长范围分为三类：1.红外图像（ IR）：波长区间 10.5 至 12.5um2.可见光图像（ VIS）：波长区间 0.4 —1.1um3.水汽图像（ WV）：波长区间 5.7 至 7.1um红外云图红外云图的色调决定于物体的温度，反映了地面和云面的红外辐射或温度的分布。
浅色调表示红外辐射小，温度低；暗色调表示红外辐射大，温度高。
所以云顶高度越高，其温度越低，云的色调越白。
红外云图的优点是可区分不同层次的云。
缺点是因为温度相近的关系，不能区分地面和低云。
可见光云图可见光云图中亮度与星下底物表面的反照率相关很好。
图像较黑的色调代表低的亮度（低的反射辐射强度）；较亮的色调代表高亮度。
高反照率的云，云厚度大，云中水含量高，云滴的平均尺度小；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大。
可见光云图的优点是分辨率高，可区分地面和低云，云的纹理清晰。
缺点很明显，因为仅靠目标物反射，所以夜间资料不可用。
水汽云图波长 6-7um 附近是以水汽为吸收体的一个谱区。
在强吸收带中，到达卫星的辐射主要来自对流层上部。
水汽图像和红外图像一样，把接收到的辐射转换为温度来显示。
对流层上部高湿区显的亮（冷），低湿区显得暗（暖）。
即使对流层上部很干燥，近地层大气仍然可能很湿。
水汽云图优点是，可提供大气水平运动信息。
缺点是其主要反映了 400hPa-600hPa的水汽，对于其他吸收谱区无法显示。
二、云图识别判据：在卫星云图上，云的识别可以根据以下六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理。
1结构形式在云图上，所谓结构型式是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象点的分布式样，这些物象点的分布可以是有组织的，也可以是散乱的，即表现为一定的结构型式。
卫星云图上云的结构型式有带状、涡旋状、团状（块）、细胞状和波状等。
由云的结构型式有助于识别云的种类和云的形成过程，如：冬季洋面的开口细胞状云系，是由积云或浓积云组成，它是冷空气到达洋面受海面加热变性而形成的；大尺度的带状云系主要是由高层云和高积云组成的；团状云块一般是积雨云等。
如何识别卫星云图
识别卫星云图卫星云图是气象卫星从高空拍摄、发回地面的地表黑白照片，卫星上装有不同的感光仪器，地面工作站便可接收不同的云图。
目前我国接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。
电视节目中通常使用的云图，就是红外云图通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态图片，人们不仅能够纵览云飞，还可推知其发展变化，预知未来天气。
若地球表面为一片晴空区，卫星观测到的是从地面发向太空的红外辐射信息，表现为黑灰色；黑色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。
当某地上空有云雨覆盖，卫星观测到的则是从云顶发向太空的红外辐射，表现为白色或灰白色；颜色越白，表示辐射越弱，气温越低，云系越厚越密实，降雨强度也就越大。
晴空区与云雨区之间的过渡区，则为深灰、灰、浅灰色云系，表明有不同厚度的云而无明显降水。
人们从每天播放的卫星云图照片上，经常看到有形状各异的云系，气象学家称之为云图系统，其实是各种天气系统在云图照片上的表现形式。
比如，人们一目了然的夏季台风，是一片呈螺旋性旋转的巨大云团，有人称之为大气“飞蝶”，它以每秒数十米的强风速呈逆时针方向旋转的同时，又以每小时数十公里的运行速度向我国沿海袭来。
正因有了卫星云图，在其生成之初就被人们发现，因此现代台风预报水平己显著提高。
夏季另一主要云图系统，就是西北太平洋上的大片黑灰色无云区，那就是夏季天气的主角-----西太平洋高压。
它经常是很不规则的扁圆形，横躺于台湾省以东洋面至我国中东部大陆。
黑色越深、范围越广，表明其强度越大、气温越高，稳定控制的时间也越长，人们形象地称其为“黑洞”。
夏季长江中下游等地的高温热浪，多是它一手制造的。
云图识别
• • • • •
卫星云图主要反映地面、云面的特性， 卫星云图主要反映地面、云面的特性，所 以卫星观测仪器在选取波长时应注意： 以卫星观测仪器在选取波长时应注意： 减少大气对观测的影响： ①减少大气对观测的影响：选用透明的大 气窗区， 气窗区，尽可能避免存有气体吸收和散射 的波段，以达到清楚观测地表或云分布； 的波段，以达到清楚观测地表或云分布；
(2)红外云图上水面与陆地色调的变化 (2)红外云图上水面与陆地色调的变化
• 中高纬度地区： 中高纬度地区： • 冬季:暗 海面 陆面 亮（海温>陆温） 冬季: 海温>陆温） • 夏季:亮 海面 陆面 暗 (陆温>海温) 夏季: 陆温>海温) • 如山东半岛地区就表现为较暗的色调。 如山东半岛地区就表现为较暗的色调。 • 若陆温=或相近水温水陆界线不清楚。 若陆温=或相近水温水陆界线不清楚 水陆界线不清楚。
的等等； 的等等；
• ②区别地表和云，尤其是将云和雪区别开来； 区别地表和云，尤其是将云和雪区别开来； • ③识别不同种类的云，中云还是高云? 积雨云 识别不同种类的云，中云还是高云? • 还是层状云等? 相同之处与不同之处?识别不同 还是层状云等? 相同之处与不同之处? • 类型的地表，是陆地还是水体?如果是积雪，是新 类型的地表，是陆地还是水体?如果是积雪，
二、红外云图的基本特点
• • • • • • • • • •
红外感应器是测量来自云层顶面、陆 红外感应器是测量来自云层顶面、 地表面和水面所发射的红外辐射总量。 地表面和水面所发射的红外辐射总量。这 个总量反映出被测物体表面的冷热情况， 个总量反映出被测物体表面的冷热情况， 并用图像表示出来， 并用图像表示出来，这种图就是红外云图 即在10.5～12.5µm红外谱段 红外谱段， 。即在10.5～12.5µm红外谱段，卫星接 收到的辐射仅与温度有关， 温度有关 收到的辐射仅与温度有关，物体的温度越 卫星接收到的辐射就越大； 高，卫星接收到的辐射就越大；温度越低 辐射越小。将辐射转换为图像， ，辐射越小。将辐射转换为图像，辐射大 用暗的色调表示，辐射越小，色调越白。 用暗的色调表示，辐射越小，色调越白。 这样就得到红外云图。 这样就得到红外云图。
卫星云图云和云型识别PPT课件
第12页/共53页
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
半边亮半边暗
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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气象卫星测量6.7μm的红外辐射能主要受大气中水汽含量、水汽在垂直方向中 的位置和水汽层的温度等三个因素影响。
在水汽图上，色调越白表示大气中水汽含量越多，反之就越少。比较水汽图和 红外云图，发现水汽图有以下特点： ①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； ②难以在水汽图上见到地表和低云（低于850hPa），其发射的辐射被大气全部吸收 而不能到达卫星； ③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； ④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 为黑区是大气中的干区，相应于大气中的下沉运动。
因子,要精确推算表面温度,必须消除大气中水汽的 影响.为此将红外观测通道10.5-12.5μm分裂为两个 通道,称为红外分裂窗通道.在这两个窗区通道中, 主要是水汽对红外辐射的吸收,且是不同的,利用这 种差异可以估算大气中的水汽含量,从而用于估算 海面温度.
第23页/共53页
红外图像在红外波段选用的通道 短波红外云图3.55-3.93μm 它位于反射太阳辐射及
可见光云图与红外云图的比较 可见光云图上物像的色调决定于其反照率和太阳高度角，
红外云图上物像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。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
半边亮半边暗
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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太阳高度角对可见光云图上色调的影响
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气象卫星测量6.7μm的红外辐射能主要受大气中水汽含量、水汽在垂直方向中 的位置和水汽层的温度等三个因素影响。
在水汽图上，色调越白表示大气中水汽含量越多，反之就越少。比较水汽图和 红外云图，发现水汽图有以下特点： ①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； ②难以在水汽图上见到地表和低云（低于850hPa），其发射的辐射被大气全部吸收 而不能到达卫星； ③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； ④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 为黑区是大气中的干区，相应于大气中的下沉运动。
因子,要精确推算表面温度,必须消除大气中水汽的 影响.为此将红外观测通道10.5-12.5μm分裂为两个 通道,称为红外分裂窗通道.在这两个窗区通道中, 主要是水汽对红外辐射的吸收,且是不同的,利用这 种差异可以估算大气中的水汽含量,从而用于估算 海面温度.
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红外图像在红外波段选用的通道 短波红外云图3.55-3.93μm 它位于反射太阳辐射及
可见光云图与红外云图的比较 可见光云图上物像的色调决定于其反照率和太阳高度角，
红外云图上物像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。
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台风南侧与南海中东部季 风云涌相连，南侧云系发 展旺盛。
北方锋面云系距台风中心 最近距离有9个纬距，台风 移向已受到锋面云系影响， 未来将逐渐向北转向。
专业人士应如何深入理解卫星云图？
ATMB
• 卫星云图是什么？它如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？
• 专业知识如何能跟卫星云图结合？
• 需要什么方法和工具来帮助使用卫星云图？
ATMB
不同方式观测的云: 地面 (左上); 飞机 (右上); 空间站 (左下); 静止卫星 (右下)
ATMB
100
50
0 1st 3rd Qtr Qtr
East West North
ATMB
GOES East is at
75 W above the equator. Florida is at around 85 W and
红外波段，波长1 mm－0.7μm，进一步可分为亚毫米波、远 红外、热红外和近红外分子的转动和振动是红外电磁波与物质 相互作用的主要机制。主要用于成像仪、分光计和辐射仪等
可见光波段，波长0.7μm －0.4μm。电子能级跃迁是主要机制 紫外光谱区，波长0.4μm －300A
X射线（300A －0.3A），γ射线（ λ＜0.3A）
ATMB
气象卫星的种类
ATMB
极轨卫星（绕极地，~850 km，被动） 空间分辨率高：~1 km， 时间分辨率低：12 hr 空间覆盖面积小 不适合监测对流天气和短时预报
气象卫星云图图像识别 及分析应用
提纲
ATMB
1、前言 2、卫星云图的基本知识 3、气象卫星云图的判识依据 4、主要天气系统的云型特征 5、卫星云图在强对流 台风 暴雨等天气系
统分析中的应用
前言
ATMB
卫星资料应用的特点及两大途径
– 特点：范围广、时空分辨率高、直观好用
– 客观分析（数值预报），是提高预报准确率的 根本途径，是国家要大力发展的技术路线
被动式遥感，又称无源遥感。利用自然辐射源，如太阳光线、宇
宙射线、物体自身发出的红外辐射等来测出目标的反射、散射或发射 的电磁辐射能。
按遥感器工作的波段分类：
• 可见光遥感
• 红外遥感
• 微波遥感
地球大气的电磁波谱辐射特征 ATMB
无线电射频波段，波长大于10cm（频率低于 3GHZ）的谱区， 主要用于主动遥感，如：成像雷达、高度计、探测仪器 无线电微波波段，波长10cm－1mm（频率3GHZ －300GHZ 主要用于微波辐射计、分光计及雷达系统
后位于 Florida 的云, GOES-West观测. 注意，由于观测角 度的差异，可以看到雷暴云体侧面，底部和顶部.
卫星云图如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？ ATMB
专业知识如何能跟卫星云图解译结合？
ATMB
• 罗丹：世上并不缺少美,只是缺少发现美的 眼睛 ！
音乐家？ 女人头像？
– 主观分析，包含了理论和经验的灵活运用，是 预报员分析水平和预报水平个体差异的主要体 现
很多时候我们对卫星图像的认识 仅仅停留在“看图识字”阶段！ ATMB
• 所谓“看图识字”，仅仅回答了卫星云图上有什 么主要天气系统？什么时候出现？位于什么地方？ 仅仅提供了监测服务。
• 但对于天气预报而言，更加关注天气系统的发展 和演变，以及强度变化等问题。要求深入到天气 系统的发生、发展和演变机理中。
35 N.
观测方式很重要!!! GOES East 观测的Florida雷暴和云. 云盖下的云活跃吗?
ATMB GOES West is at 135 W above the equator. And has a very different view of Florida than GOES East (but a very interesting one!)
太阳光谱图
Solar Spectrum
ATMB
太阳电磁辐射能量的50%位于红外光谱区，40%位于可 见、10%位于波长小于可见光的谱区，导致地面辐射衰 减的主要成分是O3、O2、CO2和H2O。而H2O的主要敏 感区位于λ＞0.8μ的区域
地面辐射光谱图
Earth emitted spectra overlaid on Planck function envelopes
白天的云图、植被、水汽
3
3.55~3.95
地表热源晚间的云图
4
10.3~11.3
海表水温、白天和晚间的云图
பைடு நூலகம்
5
11.5~12.5
海表水温、白天和晚间的云图
6
1.58~1.64
土壤湿度、冰、雪
7
0.43~0.48
海洋水色
8
0.48~0.53
海洋水色
9
0.53~0.58
海洋水色
10
0.9~0.965
水汽
大气窗区
通道
波长 (μm )
应用目标
ATMB
VIS可见光 IR1长波红外
IR2分裂窗
IR3水汽 IR4中波红外
0.55～0.90 10.3～11.3
11.5 ～ 12.5
6.3～7.6 3.5 ～4.0
白天云图 昼夜云图、SST
昼夜云图、SST
对流层中部水源 高温热源、云结构
FY-2C扫描辐射计的观测通道
ATMB
云图解译
ATMB
• 最原始，最直接的 方法，是遥感应用 的主要手段
• 图像解译非常复杂
ATMB
新的对流单体生成 卷云羽指示高空散气流 移动：随冷空气向东南方向移动 传播：在移动过程中，云团西部不断有新 的云团生成，表现为向西传播的特征
“格美”台风卫星分析意见
ATMB
台风眼区填塞、螺旋型环 流结构依然清楚。
卫星云图的基本知识
卫星遥感和地球大气辐射
ATMB
遥感的定义
广义而言，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。
是一门新兴的科学技术。从远距离、高空、以至外层空间的平台
上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感 应、传输和处理，从而识别被测物质的性质和运动状态。
按遥感器工作的方式分类：
主动式遥感，又称有源遥感。用人工产生的电磁辐射源照射目标， 再根据所接收的目标的反射电磁波特征来识别目标的遥感器。
ATMB
主要的吸收带是CO2 4.3μ和15μ，H2O 6.3μ，O3 9.7μ
1.0 －16μm不同成分的吸收图（概论）
ATMB
“FY-1D”卫星多通道可见光红外 扫描辐射仪
的观测通道波谱位置和主要用途
ATMB
通道 波谱位置(μm)
主要用途
1
o.68 ~ 0.85
白天的云图、冰、雪、植被
2
0.84~0.89
北方锋面云系距台风中心 最近距离有9个纬距，台风 移向已受到锋面云系影响， 未来将逐渐向北转向。
专业人士应如何深入理解卫星云图？
ATMB
• 卫星云图是什么？它如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？
• 专业知识如何能跟卫星云图结合？
• 需要什么方法和工具来帮助使用卫星云图？
ATMB
不同方式观测的云: 地面 (左上); 飞机 (右上); 空间站 (左下); 静止卫星 (右下)
ATMB
100
50
0 1st 3rd Qtr Qtr
East West North
ATMB
GOES East is at
75 W above the equator. Florida is at around 85 W and
红外波段，波长1 mm－0.7μm，进一步可分为亚毫米波、远 红外、热红外和近红外分子的转动和振动是红外电磁波与物质 相互作用的主要机制。主要用于成像仪、分光计和辐射仪等
可见光波段，波长0.7μm －0.4μm。电子能级跃迁是主要机制 紫外光谱区，波长0.4μm －300A
X射线（300A －0.3A），γ射线（ λ＜0.3A）
ATMB
气象卫星的种类
ATMB
极轨卫星（绕极地，~850 km，被动） 空间分辨率高：~1 km， 时间分辨率低：12 hr 空间覆盖面积小 不适合监测对流天气和短时预报
气象卫星云图图像识别 及分析应用
提纲
ATMB
1、前言 2、卫星云图的基本知识 3、气象卫星云图的判识依据 4、主要天气系统的云型特征 5、卫星云图在强对流 台风 暴雨等天气系
统分析中的应用
前言
ATMB
卫星资料应用的特点及两大途径
– 特点：范围广、时空分辨率高、直观好用
– 客观分析（数值预报），是提高预报准确率的 根本途径，是国家要大力发展的技术路线
被动式遥感，又称无源遥感。利用自然辐射源，如太阳光线、宇
宙射线、物体自身发出的红外辐射等来测出目标的反射、散射或发射 的电磁辐射能。
按遥感器工作的波段分类：
• 可见光遥感
• 红外遥感
• 微波遥感
地球大气的电磁波谱辐射特征 ATMB
无线电射频波段，波长大于10cm（频率低于 3GHZ）的谱区， 主要用于主动遥感，如：成像雷达、高度计、探测仪器 无线电微波波段，波长10cm－1mm（频率3GHZ －300GHZ 主要用于微波辐射计、分光计及雷达系统
后位于 Florida 的云, GOES-West观测. 注意，由于观测角 度的差异，可以看到雷暴云体侧面，底部和顶部.
卫星云图如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？ ATMB
专业知识如何能跟卫星云图解译结合？
ATMB
• 罗丹：世上并不缺少美,只是缺少发现美的 眼睛 ！
音乐家？ 女人头像？
– 主观分析，包含了理论和经验的灵活运用，是 预报员分析水平和预报水平个体差异的主要体 现
很多时候我们对卫星图像的认识 仅仅停留在“看图识字”阶段！ ATMB
• 所谓“看图识字”，仅仅回答了卫星云图上有什 么主要天气系统？什么时候出现？位于什么地方？ 仅仅提供了监测服务。
• 但对于天气预报而言，更加关注天气系统的发展 和演变，以及强度变化等问题。要求深入到天气 系统的发生、发展和演变机理中。
35 N.
观测方式很重要!!! GOES East 观测的Florida雷暴和云. 云盖下的云活跃吗?
ATMB GOES West is at 135 W above the equator. And has a very different view of Florida than GOES East (but a very interesting one!)
太阳光谱图
Solar Spectrum
ATMB
太阳电磁辐射能量的50%位于红外光谱区，40%位于可 见、10%位于波长小于可见光的谱区，导致地面辐射衰 减的主要成分是O3、O2、CO2和H2O。而H2O的主要敏 感区位于λ＞0.8μ的区域
地面辐射光谱图
Earth emitted spectra overlaid on Planck function envelopes
白天的云图、植被、水汽
3
3.55~3.95
地表热源晚间的云图
4
10.3~11.3
海表水温、白天和晚间的云图
பைடு நூலகம்
5
11.5~12.5
海表水温、白天和晚间的云图
6
1.58~1.64
土壤湿度、冰、雪
7
0.43~0.48
海洋水色
8
0.48~0.53
海洋水色
9
0.53~0.58
海洋水色
10
0.9~0.965
水汽
大气窗区
通道
波长 (μm )
应用目标
ATMB
VIS可见光 IR1长波红外
IR2分裂窗
IR3水汽 IR4中波红外
0.55～0.90 10.3～11.3
11.5 ～ 12.5
6.3～7.6 3.5 ～4.0
白天云图 昼夜云图、SST
昼夜云图、SST
对流层中部水源 高温热源、云结构
FY-2C扫描辐射计的观测通道
ATMB
云图解译
ATMB
• 最原始，最直接的 方法，是遥感应用 的主要手段
• 图像解译非常复杂
ATMB
新的对流单体生成 卷云羽指示高空散气流 移动：随冷空气向东南方向移动 传播：在移动过程中，云团西部不断有新 的云团生成，表现为向西传播的特征
“格美”台风卫星分析意见
ATMB
台风眼区填塞、螺旋型环 流结构依然清楚。
卫星云图的基本知识
卫星遥感和地球大气辐射
ATMB
遥感的定义
广义而言，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。
是一门新兴的科学技术。从远距离、高空、以至外层空间的平台
上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感 应、传输和处理，从而识别被测物质的性质和运动状态。
按遥感器工作的方式分类：
主动式遥感，又称有源遥感。用人工产生的电磁辐射源照射目标， 再根据所接收的目标的反射电磁波特征来识别目标的遥感器。
ATMB
主要的吸收带是CO2 4.3μ和15μ，H2O 6.3μ，O3 9.7μ
1.0 －16μm不同成分的吸收图（概论）
ATMB
“FY-1D”卫星多通道可见光红外 扫描辐射仪
的观测通道波谱位置和主要用途
ATMB
通道 波谱位置(μm)
主要用途
1
o.68 ~ 0.85
白天的云图、冰、雪、植被
2
0.84~0.89