卫星气象学课件
合集下载
卫星气象学课件5-liyan
对比度边界两侧灰度差的大小
带或缝：这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一 条边界。“带”这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征 ；而“缝”这个词只用于表示暗区。
边缘：当灰度差出现在一较长距离内或形状不规则时，我们有时 用“边缘”一词来表示不清晰的界面。
水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：
湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化； 湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无变化的湿
环境附近，形成新的高空干空气环境； 水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿
空气区域邻近的湿空气可以下沉； 在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初
渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。
5.2.1 天气尺度系统的“头边界”
“头阻塞”可发生于各种尺度上，所以我们亦将“头边界”这个 概念用于天气尺度的系统。
边界的图象特征
头边界由一个相当清晰的界面组成，它的一侧是高云和冷的高 空湿区，另一侧是各种各样的干环境。云和水汽趋向于在高层积 累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩散 的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。
在水汽图上，“斜压叶”表示高空槽前出现的一种特殊边界。 与“斜压叶”云系有关的水汽边界一般与叶状云型的冷高云的头边 界重合很好，但会延伸到云边界外面。 叶状边界常形成一个振幅很小的“S” 形，而且在转折点另一侧会有不同的 特征。凸出的部分与头边界相似。盾 状卷云常常出现在表示“湿”的浅灰 色一侧。沿着边界另一侧往往非常清 晰，湿侧有一个非常狭窄的暗带。有 时，边界两侧反差不大，边界可能并 不清晰。
层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透
明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的
带或缝：这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一 条边界。“带”这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征 ；而“缝”这个词只用于表示暗区。
边缘：当灰度差出现在一较长距离内或形状不规则时，我们有时 用“边缘”一词来表示不清晰的界面。
水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：
湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化； 湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无变化的湿
环境附近，形成新的高空干空气环境； 水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿
空气区域邻近的湿空气可以下沉； 在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初
渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。
5.2.1 天气尺度系统的“头边界”
“头阻塞”可发生于各种尺度上，所以我们亦将“头边界”这个 概念用于天气尺度的系统。
边界的图象特征
头边界由一个相当清晰的界面组成，它的一侧是高云和冷的高 空湿区，另一侧是各种各样的干环境。云和水汽趋向于在高层积 累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩散 的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。
在水汽图上，“斜压叶”表示高空槽前出现的一种特殊边界。 与“斜压叶”云系有关的水汽边界一般与叶状云型的冷高云的头边 界重合很好，但会延伸到云边界外面。 叶状边界常形成一个振幅很小的“S” 形，而且在转折点另一侧会有不同的 特征。凸出的部分与头边界相似。盾 状卷云常常出现在表示“湿”的浅灰 色一侧。沿着边界另一侧往往非常清 晰，湿侧有一个非常狭窄的暗带。有 时，边界两侧反差不大，边界可能并 不清晰。
层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透
明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的
卫星气象学气象卫星观测系统ppt课件
1
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
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？
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
卫星气象学ppt课件
15
立体角的计算
d rd r sind
d d sin d d
r2
16
辐射场物理量包括： • 辐射能； • 辐射功率； • 辐射强度； • 辐射通量密度； • 辐亮度，等。
17
• 辐射能Q：焦耳、热力学卡（1k=4.1840J）； • 辐射功率φ（或Radiant Flux 辐射通量W）：
特 征：与温度有关。 微 波：波长：1mm —30cm。大于30厘米的波称无线电波。
产生：内部分子的转动引起的。
8
Electromagnetic radiation is characterized by its frequency ,
wavelength , wave number
or photon energy
= c, E = h v = h c /
E = Energy (joules, or j), h = Planck’s constant = 6.63 x 10-34 j -s, v = frequency (1/s or s-1)
c = speed of light in a vacuum (m / s), = wavelength (m)
n
n
s
dω
s
dω’
dA
d A’
21
如果辐射率与方向无关，则称各向同性, 这样的源称朗伯源。 如果考虑整个空间，则对所有角求积分，再除以4，就得平均 的辐射率
L 1
2
L( ,)sin d d
4 0 0
若辐射是方位对称的，则上式为
L 1
L( ) sin d
20
22
Emissivity(发射率,比辐射率,ε）：指同一温度下辐射体 的出射度M与黑体的出射度M的比值，它表征了物体的辐射能 力。
立体角的计算
d rd r sind
d d sin d d
r2
16
辐射场物理量包括： • 辐射能； • 辐射功率； • 辐射强度； • 辐射通量密度； • 辐亮度，等。
17
• 辐射能Q：焦耳、热力学卡（1k=4.1840J）； • 辐射功率φ（或Radiant Flux 辐射通量W）：
特 征：与温度有关。 微 波：波长：1mm —30cm。大于30厘米的波称无线电波。
产生：内部分子的转动引起的。
8
Electromagnetic radiation is characterized by its frequency ,
wavelength , wave number
or photon energy
= c, E = h v = h c /
E = Energy (joules, or j), h = Planck’s constant = 6.63 x 10-34 j -s, v = frequency (1/s or s-1)
c = speed of light in a vacuum (m / s), = wavelength (m)
n
n
s
dω
s
dω’
dA
d A’
21
如果辐射率与方向无关，则称各向同性, 这样的源称朗伯源。 如果考虑整个空间，则对所有角求积分，再除以4，就得平均 的辐射率
L 1
2
L( ,)sin d d
4 0 0
若辐射是方位对称的，则上式为
L 1
L( ) sin d
20
22
Emissivity(发射率,比辐射率,ε）：指同一温度下辐射体 的出射度M与黑体的出射度M的比值，它表征了物体的辐射能 力。
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。
卫星气象学课件7-09热带云系 Microsoft PowerPoint 演示文稿
2．热带辐合云带的变化 热带辐合云带云系随时间而变，分为长期变化和短期变化： (1)长期变化(季节变化) 长期变化是一种年变化。与大气环流的季节变化相关联，图 7．8为1月和7月的地面环流。图7．9为1967年至1970年全球热带地 区一年四季的平均云量分布，从图可见以下几种现象： ①ITCZ各个季节在南北方向的位移； ②洋面副高的势力随季节而增强或减弱，导致东太平洋面上层 积云云量的季节变化； ③热带对流云的变化，特别是在大陆地区对流云系的变化； ④地形和地表反照率对平均云量的影响。 亚洲大陆和西太平洋间，云带强度和位置海陆影响明显；太平 洋中部、东部，云带年变化小，位置稳定，全年5一10º N范围内。 随大气环流变化，1月份，亚洲冬季风强，辐合带位置最南，云量 最少；7月份，夏季风所控制，辐合带位置最北，有双辐合带。
(2)短期变化 热带辐合带在短时间内(几天到十几天)，强度和位置发生明显 的变化。由稀疏云带，演变成长几千千米、宽几个纬距的云带。这 种加强减弱与周边各天气系统有关 ： ①热带辐合云带加强的特征： 当热带辐合云带向北推进时，云系一般加强。盛夏季节，副高 北进加强，梅雨结束时，辐合云带加强更显著； 当热带辐合云带南侧，西南季风加强，或云带南侧的西南季风 与北侧的偏东信风同时加强，则热带辐合云带加强； 当副高加强时，南侧偏东信风加强，则辐合云带加强。 ②热带辐合云带减弱的特征： 当热带辐合云带内有台风生成和加强，台风环流作用，该云带 将断裂、破坏，从而减弱消失； 当热带辐合云带内有台风西移，强烈风浪引起冷水上涌，抑制 云系发展，副高南退，云带消失； 赤道反气旋北上，辐合云带北进，而原辐合云带减弱消失。
③云团内的水平风速切变： 表7．1所示云团内低空气旋性切变，晴空区为反气旋切变，风暴前 期云团气旋性切变最大；
卫星气象学课件：第7章 热带天气分析0-3
2
②冷水面：当处于暖水区的热带气旋经过温度梯度很大的区域进 入冷水区，其强度显著减弱。
③海区范围：热带洋面的范围大小对热带气旋的强度也有明显作 用，如西太平洋的台风强度明显大于南海台风。当西太平洋台 风通过菲律宾进入南海区域，强度明显减弱（应该是下垫面的 热力差异的原因）。
2．大气强风速垂直切变的作用 当台风上空的垂直风切变加强，云在垂直方向上发生倾斜，不 利于台风中的对流发展，强度减弱。
34
（五） T指数24小时的预报
按过去2 4h强度变化趋势，通常D、W为每日一个T指数变化；若 出现急剧变化征兆，D、W可分别按一日1.5—2T指数变化。
（六）T指数与风速及气压的对应关系
根据中央气象台近年用的CI指数与风压关系，确定 台风中心最 大风速和最低海平面气压。
*本方法中所用的云图是四级增强：黑（-33~-46˚C）、深灰（-46~-57˚C）、 浅灰（-57~-74˚C）和白（〈-74˚C）
≥0.3
0.4~0.5 0.6~0.8 0.8~1.0
T 指数
1.5±0.5
2.5
3
3.5
注：对“弯曲云貌型”量取一条或两条主要云带的长度， 求平均值。
调整参数： 1）当云带为浅灰色，DT-0.5; 2）当长度>1.0时，应用眼法确定T指数。
28
3、低云中心型 量度云系中心至主要云带边缘的距离L
L（纬距） >1.5
36
37
38
39
当有一块云团与台风云系接触时会与之迅速合并这种过程使台风加速跳向其附近的这块云团台风移速出现急剧加速且明显加强当台风移向前方高亮度的小云块对台风移速也有指示作用未来台风将向高亮度云块所在方向高亮度云块是不稳定雷雨区
②冷水面：当处于暖水区的热带气旋经过温度梯度很大的区域进 入冷水区，其强度显著减弱。
③海区范围：热带洋面的范围大小对热带气旋的强度也有明显作 用，如西太平洋的台风强度明显大于南海台风。当西太平洋台 风通过菲律宾进入南海区域，强度明显减弱（应该是下垫面的 热力差异的原因）。
2．大气强风速垂直切变的作用 当台风上空的垂直风切变加强，云在垂直方向上发生倾斜，不 利于台风中的对流发展，强度减弱。
34
（五） T指数24小时的预报
按过去2 4h强度变化趋势，通常D、W为每日一个T指数变化；若 出现急剧变化征兆，D、W可分别按一日1.5—2T指数变化。
（六）T指数与风速及气压的对应关系
根据中央气象台近年用的CI指数与风压关系，确定 台风中心最 大风速和最低海平面气压。
*本方法中所用的云图是四级增强：黑（-33~-46˚C）、深灰（-46~-57˚C）、 浅灰（-57~-74˚C）和白（〈-74˚C）
≥0.3
0.4~0.5 0.6~0.8 0.8~1.0
T 指数
1.5±0.5
2.5
3
3.5
注：对“弯曲云貌型”量取一条或两条主要云带的长度， 求平均值。
调整参数： 1）当云带为浅灰色，DT-0.5; 2）当长度>1.0时，应用眼法确定T指数。
28
3、低云中心型 量度云系中心至主要云带边缘的距离L
L（纬距） >1.5
36
37
38
39
当有一块云团与台风云系接触时会与之迅速合并这种过程使台风加速跳向其附近的这块云团台风移速出现急剧加速且明显加强当台风移向前方高亮度的小云块对台风移速也有指示作用未来台风将向高亮度云块所在方向高亮度云块是不稳定雷雨区
兰州大学《卫星气象学》第4章美国气象卫星观测系统1ATrainPPT课件
《卫星气象学》电子课件（第一版）
14
CloudSat卫星简介
CloudSat卫星作为卫星集群的一员于2006年4月28日发射成功。 CloudSat卫星的主要仪器由美国航空航天局喷气动力实验室和
加拿大航天局共同研制，美国鲍尔航天技术公司负责卫星主体 的建造、测试和组装，并执行CloudSat卫星的发射和最初的入 轨测试。
《卫星气象学》电子课件（第一版）
11
CALIPSO卫星简介
美国NASA在1998年与法国国家航天中 心(CNES)合作开始实施“云-气溶胶激光 雷达和红外探测者卫星观测”(CloudAerosols Lidar and Infrared Pathfinder Statellite Observations, CALIPSO)计划。
相互时间间隔最短为15秒，最长为15分钟，最后一颗星 与第一颗星的飞行间隔相差不到23分钟，并且卫星每15 分钟进行一次位置协调。A-Train卫星编队围绕地球旋转， 大约8秒内5颗卫星可以飞过同一检测地点。
《卫星气象学》电子课件（第一版）
9
Aqua卫星简介
2002年5月4日当地时间早晨2时55分，美国地球观测系统 下午星系列第一颗卫星Aqua卫星在美国加里弗尼亚州万 德伯哥空军基地发射成功。 Aqua卫星取名于拉丁文，其 意思是“水”。
4
4.1 A-Train卫星编队
《卫星气象学》电子课件（第一版）
5
极轨卫星与静止卫星
目前的气象卫星主要有极轨气象卫星和静止气象 卫星两大类。
极轨卫星：飞行高度约为600-1500km，空间分辨 率高，每天在固定时间内经过同一地区2次，每隔 12小时可获得一份全球气象资料；时间分辨率较 低，重复观测时间间隔长达16天。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二：中、低云在水汽图上不清楚，因为这个波长的辐射在其路 径上受水汽的再辐射而使对流层中低层的信息几乎不存在。 第三：6.7µm波段的辐射一般不能穿过整个大气层，因此，除了 非常干燥的冬季，在水汽图上很少看到地表特征。 第四：由于6.5-7.0µm的水汽通道对水汽十分灵敏，当对流层上 部200hPa附近有逆温层时，图象亮度不再代表湿层顶部的亮温， 其解释会变得非常复杂，但这种情况并不常见。
自然影响因素：
气象条件(大气 环流、风向、风 速、温度、湿度 等) ； 地理条件(地形、 地质、土壤、植 被等)。
11 1
雪
385 蒸发 裸地
土壤水分 (w)
陆地水循环
海洋水循环
全球水循环
水汽图：卫星观测在 5.5µm 至7.5µm 红外波段内，存在着强水 汽吸收带。卫星在这一吸收带上测得的辐射强度主要是大气中水 汽吸收后的再辐射。这种向上的辐射强度测值可转换成温度值表 示，这种方式测得的温度称为“亮温”，“亮温”也可用色调来 表示。这一波段观测的辐射图象称为水汽图象，一般在水汽图上 ，白色调表示能量很低的辐射或冷亮温，黑色表示高能辐射或暖 亮温。 到达卫星的水汽辐射来自有一定厚度的各
层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透 明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的 “总”温度，而不是某一个特定面或层的温 度。
气层水汽浓度越大，辐射能穿过的气层越 薄，这就好比一个人在雾中望远，可见距离 随雾密度的增加而减小。我们可以认为卫星 以同样的方式，向下“看”水汽，但它测到 的或“看到”的是水汽所发射的能量，以亮 温代表而不是可以看得见的光。因此， 不能提供大气整层水汽含量的信息，而只能获得在气层中、上层水汽分布情况。 6.7µm波段 6.7µm水汽图对大气层中上层水汽反映敏感，对大气低层的水汽与云反映不敏 感，而水汽主要分布在大气中、低层次。
天气尺度系统的“头边界” 平行急流边界 “斜压叶”边界 干涌边界 底涌边界 内边界 回流边界
§5.2
水汽边界的型式
水汽图中观察到的一种最常见的边界型式的形成与垂直上升运 动区高空水汽的扩散有关。在高层水汽扩散方向与周围高空风场 方向相反的一侧，往往会形成“阻塞”。 一般来说，清晰的边界形成于垂直上升运动产生湿区的上游一 侧，我们称这种特定类型的阻塞过程为“头阻塞”。由这种过程 形成的边界，可以多种尺度出现在大气中各个层次中。但这种现 象出现在对流层低层时，在6.7µm水汽图上通常观测不到。
将水汽图像应用于天气尺度分析的基础：干区（深灰色）、 湿区（亮白色）以及它们的边界，它们经常和重要的高空气流特 征有很大的相关性（比如：槽、对流层顶动力异常和急流等）。
分析水汽图中最重要的特征是不同水汽区之间的边界， 了解边界与整个水汽分布是分析的关键。
根据图象上不同特点和表现可识别出常见的边界类型。水 汽图中清晰的边界或灰度差异通常代表高空亮（冷）灰度一侧 的湿空气和暗（暖）灰度一侧的干空气之间的差异。它们的形 成原因有： 湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化； 湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无变化的湿 环境附近，形成新的高空干空气环境； 水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿 空气区域邻近的湿空气可以下沉； 在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初 渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。
卫星气象学课件
5.1
概述
水汽：由于地心引力的作用，地面附近空气比较稠密，越往高处， 空气越稀薄。大部分空气聚集在从地面往上大约十公里大气里， 而大气中的水汽则几乎全部聚集在这一层次里。雨、露、霜、雪 是由大气中的水汽形成的，因此主要产生于大气层下部。
水的气、液、固态易转化
内 因 外 因
太阳辐射和重力作用
特征：水汽图上的头边界表现为边界整齐光滑，向上游一侧凸起， 它的一侧为冷的湿区和高云区，另一侧为一狭窄的干黑带。 头边界一般出现在两种情形中：一种是逗点云的头部西界，另一 种是雷暴云的西南边界。
卫星水汽图主要分析动力气象。到达卫星的辐射受许多变量 影响。对6.7µ m波长来说，主要有大气中水汽含量，水汽垂直 位置以及水汽的温度等三个因素。 为了便于使用，初步归纳为以下几条：
第一：高云区在水汽图象上与在红外云图上一样，都表现为灰白 色。只是水汽图象上在高云的范围以外还有水汽可以被观测到， 所以高云边界模糊。因此，在水汽图上白亮区的边界往往不是云 的边界，水汽图上云区以外较亮（暗）的地区表示湿层的顶部较 高（低）。特别暗的地区一般对流层中上部有明显下沉运动。
对比度
边界两侧灰度差的大小
带或缝：这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一 条边界。“带”这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征 ；而“缝”这个词只用于表示暗区。
边缘：当灰度差出现在一较长距离内或形状不规则时，我们有时 用“边缘”一词来表示不清晰的界面。 水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：
5.2.1 天气尺度系统的“头边界”
“头阻塞”可发生于各种尺度上，所以我们亦将“头边界”这个 概念用于天气尺度的系统。
边界的图象特征
头边界由一个相当清晰的界面组成，它的一侧是高云和冷的高 空湿区，另一侧是各种各样的干环境。云和水汽趋向于在高层积 累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩散 的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。 垂直下沉运动区常沿头边界形成。虽然这种向下的垂直运动区 或下沉带可沿边界扩展很长距离，但它在与边界正交的方向和垂 直深度上影响范围都很小。局地性下沉运动是由周围上游气流和 湿侧“阻塞”气流之间的高层辐合产生的。局地上升运动区亦可 能沿着边界在最大辐合层以上出现。因此，在解释水汽图时，与 暗区有关的是下沉区域。狭窄干带在厚度上是有差别的，通常限 于对流层上部，一般在500hPa以上。
水汽图中观察到的最有意义的边界涉及到水平变形过程和 一个或多个垂直运动过程的结合。在水汽图中选用“边界” 表 示具有不同灰度的相邻区域之间的突变界面，由于各种应用的 要求不同，图象产生的过程亦不一样，为了描绘这些差异及其 随时间的变化。用下列专用术语来描述：
边界条件
清晰度
陡峭度
灰度梯度的大小 和形状的规则性来自