簡介
由氣象衛星自上而下觀測到的地球上的雲層覆蓋和地表面特征的圖像。各種不同尺度天氣系統的雲區和各種不同的地表特征,在這種圖像上都有其特定的色調、範圍大小和分布形式。利用衛星雲圖可以識别不同的天氣系統,确定它們的位置,估計其強度和發展趨勢,為天氣分析和天氣預報提供依據。在海洋、沙漠、高原等大片缺少氣象觀測台站的地區,衛星雲圖所提供的資料,彌補了常規探測資料的不足,這對提高預報準确率起了重要作用。
根據衛星上儀器裝置的不同,衛星雲圖可以分成兩類:一類是由衛星上電視照相機所拍攝的雲圖,即電視雲圖;另一類是由輻射儀對地球大氣進行掃描探測得到的雲圖。在電視雲圖上,圖像的黑白程度表示地表面和各類雲對太陽輻射的反射率強弱,白色表示反射率最強,黑色表示反射率最弱。掃描輻射儀探測到的衛星雲圖又分兩種:①用輻射儀測量雲和不同性質地表面對太陽輻射可見光的某一波段(如0.52~0.73微米)的反射輻射強度時,由于不同種類的雲和不同的地表的反射能力不同,可以得到一張與電視雲圖相似的雲圖。這種雲圖和電視雲圖一起,統稱作可見光雲圖。②用輻射儀測量在大氣窗區波段(8.5~11微米)來自雲頂或地表面放射的紅外輻射。這種觀測值可以轉換成雲頂或地表面的輻射溫度,用黑白層次表示溫度的高低,由此得到一張由雲和不同性質地表面的分布圖像。這種圖像稱作紅外雲圖。
氣象人員可根據這些雲型特征,以及它們同某些氣象要素、天氣系統的位置和強度的關系來識别天氣系統,确定其位置,估計它們的強度,并判斷它們未來的移動、演變趨勢。
作用
以衛星雲圖為工具,分析天氣系統和天氣現象的方法。衛星雲圖有可見光雲的照片和紅外線雲的照片及其加工産品。依據雲圖圖象的形态、結構、亮度和紋理等特征,可以識别雲的種、屬及降水狀況。可以識别大範圍的雲系,如螺旋狀、帶狀、逗點狀、波狀、細胞狀等,并用以推斷鋒面、溫帶氣旋、熱帶風暴,高空急流等大尺度天氣系統的位置和特征。
根據晴空無雲的區域,推斷反氣旋和高空高壓脊的位置。也可以識别局地強風暴,如雷暴、胞線等中小尺度天氣系統,若指令衛星加密探測次數(如隔30分鐘一次),可以監測局地強風暴的活動,用以制作即時天氣預報和警報。對于氣象台站稀少的廣闊洋面、高原、荒漠地區來說,衛星雲圖是很珍貴的探測資料。在氣象台站較密的地區,所給出的圖象也較為完整系統,為其它觀測方法所不能替代。從衛星雲圖上,發現了一些新的雲系,如細胞狀雲系、雲街、熱帶雲團等。
觀測方法
在黑白紅外衛星雲圖照片中,我們看到有些地方呈白色,有些地方呈黑色,而另一些地方卻呈灰色等等。那麼這些顔色都有些什麼含義呢?我們知道,如果地球表面是一片晴空區,衛星觀測到的是從地面發射到太空的紅外輻射信息,衛星雲圖上表現為黑灰色。黑色越深,表示地面輻射越強,天氣越晴好。當某地上空為雲、雨覆蓋,衛星觀測到的則是從雲頂發向太空的紅外輻射,表現為白色或灰白色。白色表示地面輻射很弱,氣溫很低,雲系很厚密,降雨強度也就很大。晴空區與雲雨區之間的過渡帶通常為深灰、灰、淺灰色雲系覆蓋,表示有不同厚度的雲而無明顯降水。在電視顯示的衛星雲圖上,地表和海洋常用綠色和藍色表示。
由氣象衛星從太空攝得的可見光雲圖是利用雲滴和冰晶等對陽光的粗粒散射而産生的散射光拍攝而成。雲圖上白色表示太陽光反射強,灰黑的地方表示反射較弱。由于陸地的反射能力比海洋高,所以可見光雲圖上的陸地表現為灰色,海洋表現為黑色,而冰雪和深厚雲系覆蓋的地區一般呈白色。
使用紅外雲圖的一個好處是它能不分晝夜地提供雲蓋和氣團溫度信息,而可見光雲圖隻有白天的資料可用。當然,要準确地解釋衛星雲圖包含的信息,最好是兩種雲圖結合起來使用。衛星雲圖是地面接受到的來自氣象衛星的雲況圖片。按氣象衛星飛行的軌道,可分為極地軌道氣象衛星雲圖和對地靜止軌道氣象衛星雲圖兩種。前者連續的圖片是不同地點上的雲況;後者連續的圖片代表衛星下方同一範圍雲的連續情況。按氣象衛星取得雲況的儀器不同,可分為可見光衛星雲圖和紅外衛星雲圖。
若某地上空為一片晴空區,衛星觀測到的,是從地面發向太空的紅外輻射信息,表現為黑灰色;黑色越深,表示地面輻射越強,氣溫越高,天氣越晴好。當某地上空有雲雨覆蓋,衛星觀測到的,則是從雲頂發向太空的紅外輻射信息,表現為白色或灰白色;顔色越白,表示地面輻射越弱,氣溫越低,雲系越厚越密實,降雨強度也就越大。晴空區與雲雨區之間的過渡區,則為深灰、灰、淺灰色雲系,表明有不同厚度的雲而無明顯降水。由氣象衛星從太空攝得的可見光雲圖是利用雲滴和冰晶等對陽光的粗粒散射而産生的散射光拍攝而成。雲圖上白色表示太陽光反射強,灰黑的地方表示反射較弱。由于陸地的反射能力比海洋高,所以可見光雲圖上的陸地表現為灰色,海洋表現為黑色,而冰雪和深厚雲系覆蓋的地區一般呈白色。
發展
自20世紀60年代發展起來的氣象衛星遙感是氣象探測技術的重大突破。它所提供的氣象衛星雲圖資料在時間和空間上的連續性是以往任何探測手段所不能比拟的。氣象衛星雲圖在天氣預報的制作和大氣環境的監測中,更是發揮了極其重要的作用。但是;傳統的人工目視判讀仍是氣象衛星雲圖分析的主要方式之一。這既包含一定程度的主觀因素,又不利于衛星雲圖的豐富信息的充分提取和最大利用,同時也有礙于天氣預報制作的科學化、自動化與定量化的發展趨勢。
因此;氣象衛星雲圖中的氣象信息(如雲的分類識别及台風的分割和定位)的自動提取和定量判别及其計算機實現是當今世界氣象衛星雲圖信息處理的主流。我國在2004年10月升空的FY-2C氣象衛星(中國第一顆業務型靜止軌道氣象衛星)從觀測中國大陸、海區的最佳的靜止衛星軌道(東經105°赤道上空)發回的雲圖提供了大範圍、全天候的雲的生消聚散的信息。因此;利用國産的FY-2C氣象衛星雲圖進行雲的分類識别及台風的分割和定位的探索一直是人們關注的熱點。



















