云圖知識講義氣象衛(wèi)星云圖知識歷史：1.1960．4．1美國泰羅斯1970．4我國(東方紅)，1988．9(風(fēng)云一號)，1997．6．10(風(fēng)云二號)2.極軌—靜止意義：1.開創(chuàng)了全球性的自上而下的觀測平臺，范圍大、內(nèi)容廣、新發(fā)現(xiàn)多：各種云圖、云溫、水汽、海冰、輻射等；高原鋒面，中尺度云團(tuán)等2.加強(qiáng)了災(zāi)害性天氣的監(jiān)測：連續(xù)、精確、填補(bǔ)了高原、海洋的空白3.提高了天氣預(yù)報準(zhǔn)確率，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：海氣關(guān)系、環(huán)境變化等；如完善了對天氣系統(tǒng)的認(rèn)識4.完善了全球資料的收集與轉(zhuǎn)發(fā)特點：1.自上而下，軌道多、范圍大、不間斷2.被動式多光譜遙感，信息量大3.觀測項目不斷增加：氣象要素、地面狀態(tài)氣象衛(wèi)星遙感大氣的基本原理一.電磁波譜：（各波段特點性質(zhì)各不相同）1.劃分：γ射線；x射線；紫外線0．0045--0．35微米能被大多物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，如03；可見光0．35--0．76微米能被地面及云反射；紅外線0．76--1000微米也稱熱輻射，輻射強(qiáng)度與物體溫度及性質(zhì)有關(guān)，氣體以譜線形式吸收與發(fā)射，選擇性強(qiáng)；近紅外0．77－3微米；中紅外3－6微米；遠(yuǎn)紅外6－15微米；超遠(yuǎn)紅外15--1000微米；微波1毫米—30厘米；無線電波大于30厘米；以上劃分可有出入，如0．38-3微米段輻射源主要為太陽，易被物體反射，也稱反射波段。2.輻射基本定律：有效溫度，色溫，亮度溫度。二.衛(wèi)星遙感：1.到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)感器的輻射能：紅外部分：來自地面和云；大氣中各種氣體；地面和云反射的向下大氣紅外輻射；地面和云反射的太陽輻射(紅外部分)；大氣對太陽輻射的散射(紅外)。可見光部分：地面和云反射的太陽輻射；大氣對太陽輻射的散射。2.對可見光的反射一一與反射體物理性質(zhì)(顏色、干濕、密度等)及波長有關(guān)一一據(jù)此可選擇接收不同波長以區(qū)別不同的物體(也與太陽高度角有關(guān))：如隨土壤含水量加大，反射率明顯減小，干燥土壤反射率還隨波長增大而增大；冰雪反射率在小于0.8微米時為1，以后漸小，近紅外段明顯下降，降雪更快；0．5--1.1微米段云、雪反射率都大，但在1．55-1．75及2．1，2．35微米段云仍有很高反射率。厚云、多層云、低云反射率大。3.大氣對紅外輻射光譜的吸收一一選擇性強(qiáng)，形成吸收帶一一與大氣成分有關(guān)：地氣輻射：大于25微米，僅在3--5微米處與太陽光譜重迭；氮、氧氣不吸收：C0214．74．3微米；O39．6(4．714.1)微米；水汽：1．41．92．76,3及20-1000微米，且含量變化大。4.大氣窗(微米)：紫外與可見光近紅外紅外遠(yuǎn)紅外0.30－0.750.77－0.911.0－1.121.19－1.341.55－1.752.05－2.463.5－4.14.5－5.08.0－9.210.2－12.417.0－22.05.大氣吸收帶及大氣窗的利用：吸收帶能反應(yīng)大氣的特征；而透過大氣窗能遙感地面和云的特征。遙感通道舉例：0．58--0．68微米用于白天云分布及植物生長、水污染、地形；0．475--0．575微米用于研究地表及地下水、土壤巖石；0．725--1．10微米白天云分布、水體、水陸邊界、土壤及植被等；3．4--4．2微米(短波紅外窗)透明，敏感于溫度，測海溫云分布，白天受太陽干擾；10．5--12．5微米(長波紅外窗)用于獲得紅外云圖、云參數(shù)、海溫；13--15微米(C02吸收帶)利用測氣溫垂直分布。三.衛(wèi)星云圖觀測原理接收波段要避開大氣吸收；并能區(qū)別目標(biāo)；利用太陽、地面、云最大輻射帶1.常用波段：可見光云圖：0．52--0．75微米；0．58--0．68均來自地面及云對太陽的反射(本身不發(fā)射)；0．725--1．10地面與云的反差大，要消除太陽入射角對反射率的影響；紅外云圖：3．55--3．93(短波)對溫度敏感度大，大氣衰減小，但白天有太陽輻射“污染”；10．5--12．5(長波)處于地氣輻射高能量段，但受水汽含量影響較大，云圖色調(diào)即物體亮度溫度分布。水汽圖：5.7--7．3(6．3)微米大氣含水多，輻射來自高層；水少，則主要來自低層，80％來自620-240hPa。2.衛(wèi)星觀測儀(被動式)：輻射計探測：掃描式一成象掃描分辨率較高，觀測范圍廣，波段較寬。用于大多衛(wèi)星云圖。目標(biāo)面掃描多波段掃描，光譜窄。非掃描式一多光譜照相。感應(yīng)器：可見光一測量反射率，如光敏二極管；紅外一測熱輻射，如熱敏電阻。分辨率：空間分辨率象素可見光大于紅外，也受高度、與星下點距離有關(guān)；溫度分辨率與目標(biāo)溫度有關(guān)；時間分辨率。四.衛(wèi)星的軌道及全球監(jiān)測系統(tǒng)：1.衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星運動三定律：橢圓軌道；等時扇面相等；周期取決如半長軸軌道參數(shù)：里下點；升降交點；截距：傾角等衛(wèi)星軌道的攝動：軌道平面進(jìn)動；傾角小于90度，自東向西進(jìn)動長軸旋轉(zhuǎn)；傾向角等于63．4時不變2.近極地太陽同步衛(wèi)星一一傾角近90度一一近動與公轉(zhuǎn)影響相抵消：近圓形軌道；覆蓋全球；但間隔長(一天兩次紅外，一次可見云圖)；相鄰軌道資料時間不同；壽命短。3.地球同步靜止衛(wèi)星一一離地35860公里一一視野廣(70°S--70°N；東西140°)：連續(xù)觀測：但離地遠(yuǎn)，不能覆蓋全球，4.全球衛(wèi)星觀測體系：五顆靜止衛(wèi)星＋兩顆極軌衛(wèi)星(上下午)5.資料收集、處理、傳送體系衛(wèi)星云圖識別基本知識一.分析要點：1.通道：可見光一一紅外2.區(qū)別地表一一云一一積雪3.區(qū)別高、中、低及積云4.云的分布與天氣系統(tǒng)(分布與演變)，要素分布等5.圖象反差(輻射與反射能力、大氣散射)；灰度(物體光譜特性、通道)的影響二.不同類型云圖的基本特點：1.可見光：色調(diào)取決于反射率：與通道、季節(jié)、反射體、日照強(qiáng)度等有關(guān)。如積云80一90％，低云60—70％，沙漠與積雪60％，卷云35％，晴天積云29％，湖泊海洋10％左右。宇宙呈暗色。2.紅外云圖色調(diào)取決于紅外輻射(溫度)，與緯度、季節(jié)、云高等有關(guān)：如高緯冬天(以夜間更突出)不易區(qū)分低云與地面；冬天海暗陸亮，夏天相反；高云亮，低云暗。宇宙呈亮色。此外，云體間隙、視角及大氣吸收等都影響色調(diào)。3.水汽圖大氣含水汽越多，色調(diào)越自。卷云清晰；不能區(qū)分地面及低云。三.云圖上云的識別：1.判據(jù)：結(jié)構(gòu)形式(帶、渦旋、細(xì)胞狀、波狀)、范圍、邊界形狀、色調(diào)、暗影、紋理等都與大氣運動狀態(tài)及天氣系統(tǒng)有關(guān)。2.卷云：冰晶；稀；高；溫度低；反射率小一一可見光灰白；紅外白(最明顯)，并與下方云體有關(guān)。3.積雨云：多為集合體，色調(diào)最白；頂部光滑：近圓團(tuán)形或砧狀；可見光上可有陰影。4.中云：多成片(渦、帶、線、逗點狀)，與天氣系統(tǒng)聯(lián)系較密切。5.積云：濃積云即積云群，常成線、帶、細(xì)胞狀，多不均勻。6.低云：成帶、片出現(xiàn)，灰白色。7.其他：鋒面多層云系；地表、冰雪、太陽反射耀斑等。四.天氣尺度云系：1.大尺度云系：帶狀云系——急流、鋒面、ITCZ等，由多層云系組成；禍旋云系：可包括數(shù)條螺旋狀云帶、線；逗點云系：形態(tài)；小逗點云系的形成與天氣系統(tǒng)的關(guān)系；細(xì)胞狀云系：