《卫星气象学》课件:第5章 卫星云图分析基础0-2.ppt
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1、第五章第五章 卫星图像的分析基础卫星图像的分析基础 (2)云的分类n三族十属二十九类三族十属二十九类 按云的底部高度把云分为低、中、高三族, 按云的外形特征、结构和成因划分为十属及二十九类。云族云族云属云属学名简称低云积云Cu积雨云Cb雨层云Ns层积云Sc层云St中云高积云Ac高层云As高云卷云Ci卷层云Cs卷积云CcFY-2C云分类示意图 第二节 卫星云图识别云的六个判据 在卫星云图上,可以根据以下六个判据识别云:在卫星云图上,可以根据以下六个判据识别云:结构形式结构形式范围大小范围大小边界形状边界形状色调色调暗影暗影纹理纹理(1) 结构形式结构形式 (型式)(型式) 结构形式是指图像上不同
2、明暗程度的像素点的是指图像上不同明暗程度的像素点的分分布式样布式样。它们或者成散乱分布或者成有组织的分布,。它们或者成散乱分布或者成有组织的分布,即组成即组成定的型式定的型式(结构结构);例如台风和温带气旋中的例如台风和温带气旋中的云常常组成螺旋状结构,锋面、急流、热带辐合带中云常常组成螺旋状结构,锋面、急流、热带辐合带中的云,常常表明为带状云区的云,常常表明为带状云区。 由云的结构型式有助于识别云的形成过程。由云的结构型式有助于识别云的形成过程。如冬如冬季洋面的开口细胞状云系,是冷空气到达洋面受海面季洋面的开口细胞状云系,是冷空气到达洋面受海面加热变性而形成的;团状云块一般是积雨云;在背风加
3、热变性而形成的;团状云块一般是积雨云;在背风坡一侧出现的排列相互平行的细云线,就能知道这是坡一侧出现的排列相互平行的细云线,就能知道这是山脉背风坡一侧重力波形成的。山脉背风坡一侧重力波形成的。(2)范围大小范围大小 范围的大小直接表明物象的尺度。卫星云图上云系尺范围的大小直接表明物象的尺度。卫星云图上云系尺度和天气系统的尺度是一致的。度和天气系统的尺度是一致的。云图上云的类型不同,云区范围有很大差异。因此,云图上云的类型不同,云区范围有很大差异。因此,根据云区范围大小,可以识别云的类型以及推论出云根据云区范围大小,可以识别云的类型以及推论出云形成的过程。形成的过程。如与中小尺度天气系统相关的积
4、云、浓如与中小尺度天气系统相关的积云、浓积云和积雨云的范围很小;而与气旋、锋面有关的高积云和积雨云的范围很小;而与气旋、锋面有关的高层云、高积云和卷云的分布范围很广,可达上千公里。层云、高积云和卷云的分布范围很广,可达上千公里。 (3)边界形状边界形状 卫星云图上山脉,河流,海洋,湖泊往往具有一定的卫星云图上山脉,河流,海洋,湖泊往往具有一定的形状,云图上各种云和云系的边界形状也是各不相同形状,云图上各种云和云系的边界形状也是各不相同的。的。如有的云(如层云和雾)的边界十分整齐清楚,边界形状和地形一样。有的云(积云和浓积云)的边界则很不整齐,高空急流云系的左(后)边界整齐光滑。因此,边界形状是
5、识别云的种类和天气系统的重边界形状是识别云的种类和天气系统的重要依据;要依据;在水汽图像的分析中,边界形状更为重要。在水汽图像的分析中,边界形状更为重要。(4)色调色调(或亮度或亮度)色调也称亮度或灰度。它是指卫星图像上物像的明暗程度。它是指卫星图像上物像的明暗程度。在不同通道图像上,色调代表的意义也不相同。在不同通道图像上,色调代表的意义也不相同。在在可见光云图可见光云图上,物像的色调与反照率和太阳高度角有关。上,物像的色调与反照率和太阳高度角有关。云的色调随云的厚度和密度加大而变白,厚的积雨云最白亮,云的色调随云的厚度和密度加大而变白,厚的积雨云最白亮,厚度和太阳高度角相同时,水滴云比冰晶
6、云更白。厚度和太阳高度角相同时,水滴云比冰晶云更白。 在在红外云图红外云图上,物像的色调决定于其本身表面温度,即物上,物像的色调决定于其本身表面温度,即物像表面的温度越低色调越白。由于云顶温度随大气高度增加像表面的温度越低色调越白。由于云顶温度随大气高度增加而降低,云顶越高,其温度越低,色调就越白,如积雨云和而降低,云顶越高,其温度越低,色调就越白,如积雨云和卷云的色调最白,夏季白天沙漠地区温度高,色调很黑。卷云的色调最白,夏季白天沙漠地区温度高,色调很黑。在在水汽图水汽图上,物像的色调决定于对流层中上部大气的水汽含上,物像的色调决定于对流层中上部大气的水汽含量和物像表面的温度,即水汽愈丰富或
7、者温度愈低,色调愈量和物像表面的温度,即水汽愈丰富或者温度愈低,色调愈白。白。 (5) 暗影暗影 n暗影暗影是在可见光云图上,太阳高度角较低时,高目标是在可见光云图上,太阳高度角较低时,高目标物在低目标物上的一种投影现象物在低目标物上的一种投影现象,因此,因此暗影出因此,因此暗影出现在高目标物背光一侧的低目标物上,表现为暗块或现在高目标物背光一侧的低目标物上,表现为暗块或者细暗线。者细暗线。暗影只能出现在色调较浅的低目标物表面暗影只能出现在色调较浅的低目标物表面上上,太阳耀斑区最容易见到暗影,太阳耀斑区最容易见到暗影 云中的黑影并非都是暗影,有的黑影可能是云中的裂云中的黑影并非都是暗影,有的黑
8、影可能是云中的裂缝。缝。在分析暗影时要特别注意将云缝区与暗影区分开在分析暗影时要特别注意将云缝区与暗影区分开(特别要注意的几点(特别要注意的几点P213)。)。 红外云图上没有暗影红外云图上没有暗影(暗影图)(暗影图) 3-暗影、4-最白处、8-高层云、10雪覆盖的山区、9地表雪 (6) 纹理纹理 n纹理表示云顶表面的粗糙程度纹理表示云顶表面的粗糙程度。云的种类不同,云区云的种类不同,云区中云高参差不齐以及云层的厚薄等诸因素综合起来,中云高参差不齐以及云层的厚薄等诸因素综合起来,造成云顶表面很造成云顶表面很光滑光滑或者呈现多或者呈现多起伏的皱纹和斑点或起伏的皱纹和斑点或者为纤维状者为纤维状。纹
9、理与暗影和色调有联系,如云顶高度。纹理与暗影和色调有联系,如云顶高度的参差不齐,在可见光云图上造成许多暗影而显得多的参差不齐,在可见光云图上造成许多暗影而显得多纹理,在红外云图上造成色调明暗相间而同样表现为纹理,在红外云图上造成色调明暗相间而同样表现为多纹理。多纹理。n有时候在大片云区中出现一条条很亮或较暗的条纹,有时候在大片云区中出现一条条很亮或较暗的条纹,它们呈弯曲状或直线状,云图分析中称之为它们呈弯曲状或直线状,云图分析中称之为“纹路纹路”或或“纹线纹线”。它们的走向一般与风的垂直切变方向一。它们的走向一般与风的垂直切变方向一致,从而可用它们来推断高空风向。致,从而可用它们来推断高空风向
10、。BBA第三节 卫星云图上各类云的识别 n一、卷状云1、卷云的色调色调根据云的高度可分为高云、中云、低云和对流云根据云的外形将云分成三个主要类:卷状云、对流云(积状云)和层状云卷状云、对流云(积状云)和层状云。 高度高,温度低,它由冰晶组成,反照率低。所以在在红外云图上红外云图上通常为白色通常为白色,并与地表、中低云有强的对比度;在可见光云图上,色调可从深灰到浅白色在可见光云图上,色调可从深灰到浅白色,这决定于卷云的厚度;水汽图上,呈白色纤维状卷云纤维状卷云2、卷状云的识别卷状云的识别 n卷云可分为:卷层云、纤维(羽毛)状卷云、卷云砧和密卷云。1) 卷层云卷层云 结构形式:与高空槽、急流、锋面
11、和气旋等天气尺度系统相联系,表现为盾状、带状和涡旋状盾状、带状和涡旋状。 范围大小范围大小:范围很大的云区或云带,可达千公里千公里。 边界和暗影:与急流相联系的卷云,左边界整齐光滑,在可见光云图上常有暗影出现。 纹理:卷层云云区均匀而光滑,只在边界处出现一些短的纤维状卷云。(图5-12)EF2) 纤维状卷云纤维状卷云 纤维状卷云在我国西部青藏高原地区很常见,原因是高原上中低云系比东部地区少,而东部地区的纤维状卷云多出现于卷层云的边界处。 结构形式:可以呈带状;在涡旋状云区也可见到。 范围大小:一般宽度为50-100km,长可达千公里。 纹理:纤维状(主要特征) (图5-13) MNRD3) 卷
12、云砧卷云砧 n卷云砧是积雨云顶部的伪卷云。卷云砧是积雨云顶部的伪卷云。 结构形式结构形式: 呈砧状;呈砧状; 边界形状和纹理边界形状和纹理:上风一侧边界整齐光滑,下风一侧边:上风一侧边界整齐光滑,下风一侧边界出现纤维状或羽状纹理,向下伸展的距离往往有好界出现纤维状或羽状纹理,向下伸展的距离往往有好几个纬距,且越往下风方向,卷云砧越薄,并出现纤几个纬距,且越往下风方向,卷云砧越薄,并出现纤维状纹理,色调逐渐变暗,在积雨云顶处,纹理均匀维状纹理,色调逐渐变暗,在积雨云顶处,纹理均匀光滑。光滑。(图(图5-14) 4)密卷云指冰晶稠密,反照率很强的卷云结构特点:常成一团稠密的球状或长条状。可见光云图
13、上,色调从淡灰色到白色,云量从小于50%到完全密蔽。朝太阳光的一侧很亮,背太阳光的一侧有同样宽度的暗影。一团团云的单体组成宽度为150200公里,长度数千公里的云带。红外云图上表现为一团团中心亮(呈白色),四周暗(呈灰色)的球状或椭圆形云区。3、薄卷云在红外云图上的特征、薄卷云在红外云图上的特征n一般来说,红外云图上的卷云比可见光云图更易识别,卷云的层次一般从白到灰色。高云和较暖的地面或其下的低云,色调方面有明显的差异,但冬季高纬度地区例外。n两个特点(P216)二、积雨云二、积雨云 n1、 积雨云的特征积雨云的特征n结构型式:常呈团状结构常呈团状结构云团。当高空风小,云团。当高空风小,风的垂
14、直切变小,则积雨云呈近乎圆形的云团;风的垂直切变小,则积雨云呈近乎圆形的云团;当高空风很大,风的垂直切变大,则积雨云呈椭当高空风很大,风的垂直切变大,则积雨云呈椭圆形的云团,长轴方向与风的切变方向一致;成圆形的云团,长轴方向与风的切变方向一致;成熟期在下风侧有卷云砧。(图熟期在下风侧有卷云砧。(图5-155-15) CbCb为一强雷暴云团,其东北侧出现一弧状云线,西南侧出现短的卷云砧为一强雷暴云团,其东北侧出现一弧状云线,西南侧出现短的卷云砧积雨云积雨云n色调色调:积雨云顶最高最冷,所以在红外积雨云顶最高最冷,所以在红外/ /可见光可见光/ /水汽水汽图上都是色调最白的。图上都是色调最白的。n
15、边界形状边界形状:其边界形状与发展阶段、风的垂直切变有其边界形状与发展阶段、风的垂直切变有关。在初生阶段,云的边界光滑整齐;在发展和成熟关。在初生阶段,云的边界光滑整齐;在发展和成熟阶段,边界处会出现短的卷云羽。当风的垂直切变很阶段,边界处会出现短的卷云羽。当风的垂直切变很大时,积雨云出现卷云砧的边界特征。大时,积雨云出现卷云砧的边界特征。n范围范围:积雨云是与中小尺度天气系统有关的云系,其积雨云是与中小尺度天气系统有关的云系,其尺度相差很大,十几公里到几百公里;初生的积雨云尺度相差很大,十几公里到几百公里;初生的积雨云尺度小,呈小颗粒状,成熟的积雨云云体较大。有些尺度小,呈小颗粒状,成熟的积
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