卫星云图分析ppt课件.ppt

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1、1,卫星云图分析,2,目录,风云二号卫星简介可见光云图红外云图卫星图像的基本特征水汽云图卫星云图上识别云的六个判据卫星云图上各类云的识别卫星云图上各类云的共存红外资料在分析强对流天气中的应用卫星云图上常见的云型和云系一些重要天气系统的云型特征,3,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”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。,4,2006年12月8日 我国成功发射“风云二号”D气象卫星,5,我国成功发射“风云二号”D气象卫星,“风云二号”气象卫星

2、由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院为主研制，可全天候对地球进行连续气象监视，获取地球空间环境白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽分布图；收集和转发气象、海洋、水文等观测数据；监测太阳射线和空间粒子辐射数据等。卫星重约1.39吨，在轨采用自旋稳定方式。用户为中国气象局。,6,我国成功发射“风云二号”D气象卫星,我国于2004年11月19日发射的“风云二号”气象卫星，目前工作状况良好。这次发射升空的“风云二号”气象卫星，既可以作为“风云二号”的在轨备份星，也可以根据需要与其配合进行立体业务观测，实现我国静止气象卫星双星业务系统建设目标，增强卫星在轨连续、稳定运行的可靠性，为我国及周边国家天

3、气观测、气象预报和减灾防灾发挥重要作用。这颗卫星的发射成功，还对加强我国与国际气象组织的合作，提高我国在气象领域的国际地位具有重要意义。,7,“风云二号”气象卫星将为北京奥运预报天气,“风云二号”气象卫星将负责全面预报北京奥运期间天气，特别是奥运会开、闭幕式等大型活动及重要赛事时的天气变化情况，为北京奥运气象保障体系提供准确、及时的服务。,8,2020年以前中国还将发射22颗气象卫星,中国气象局有关负责人透露，2020年以前，中国还要发射22颗气象卫星。据了解，这22颗气象卫星包括颗风云二号系列卫星，颗风云三号系列卫星和颗风云四号系列卫星。,9,中国已将颗气象卫星送入太空,中国第二颗业务型静止

4、轨道气象卫星风云二号05星（风云二号星）已于日上午在西昌卫星发射中心发射成功，这是中国发射的第颗气象卫星。,10,中国已将颗气象卫星送入太空,此前中国已将颗气象卫星成功送入太空，这七颗气象卫星包括颗风云一号极轨气象卫星和颗风云二号静止轨道气象卫星，它们的发射历程如下： 年月日，“风云一号”星在太原卫星发射中心成功发射。年月日，“风云一号”星在太原卫星发射中心发射成功。 年月11日，“风云二号”星在西昌卫星发射中心成功发射。 年月11日，“风云一号”星在太原卫星发射中心发射成功。 年月日，“风云二号”星在西昌卫星发射中心成功发射。 年月日，“风云一号”星在太原卫星发射中心成功发射。 年11月日，

5、中国首颗业务型静止轨道气象卫星“风云二号”星在西昌卫星发射中心成功发射。 风云二号05星是风云二号星业务应用的在轨备份与接替星，必要时两颗星可实现双星观测，进一步扩大观测区域，实现重点区域的立体成像和重大灾害天气的短时间高频次监测，能够最大限度地减少灾害性天气所造成的损失。,11,与01批卫星相比，02批卫星在业务能力上有了显著提高，主要标志是:,提高了卫星的业务观测能力 01批卫星每天，28个时次，02批卫星提高到非汛期每天28个时次，汛期每天48个时次。 改善了星上有效载荷的性能 星载扫描辐射计从3个光谱通道增加到5个光谱通道；改善了可见光光谱的观测谱段；提高了红外通道的辐射分辨率，量化等

6、级从8比特提高到11比特，以改进各种定量产品的反演精度。 改进了低分辨率数据的广播方式 将模拟低分辨率数据广播(WEFAX)改为符合世界气象组织建议标准的低速率数据广播(LRIT)。,12,1、风云二号卫星简介,风云二号气象卫星定位于东经115赤道上空，它提供了以我国中部经度为中心的三分之一个地球范围内每小时一次的云图资料。这些云图资料将填补我国西部、西亚、印度洋上的大范围资料空白，对天气预报有十分重要的意义。我国处于中纬度西风带，天气系统大多从西边来，过去我国天气预报用的卫星云图主要使用日本的GMS卫星。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

7、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。印度洋上空几乎没有岛屿，气象资料十分缺乏。印度洋上的卫星导风资料将是在这个地区进行天气分析的重要的基本资料。由于我国夏季季风的进退与印度洋上的天气系统关系密切，风云二号气象卫星在印度洋的导风资料，还将对改进我国夏季季风进程的预报有意义。,13,1、风云二号卫星简介（续）,风云二号气象卫星每小时提供一次云图。在需要的时候，还要以进行加密观测。这种高频次的

8、云图资料，可以有效地监视暴雨、台风等灾害性中小尺度天气系统。风云二号气象卫星的射出长波辐射资料，提供了大气中云的信息以及热带地区大尺度环流系统分布的信息。这些信息揭示了大气中赤道辐合带、副热带高压等大尺度环流的中期振荡，是中期天气预报的有用工具。,14,1、风云二号卫星简介（续）,风云二号气象卫星在亚洲地区第一次提供了水汽云图。水汽输送是大气中产生暴雨的基本条件。水汽云图所提供的大气中、高层水汽输送情况对于我国暴雨形成的分析服务也是十分有意义的。,15,1、风云二号卫星简介（续）,FY-2卫星采用自旋稳定的姿态保持方式：自旋轴垂直轨道平面误差0.5；自旋速率为981转/分（rpm），运行中可能

9、提高为110rpm。 FY-2气象卫星的主要任务是：获取可见光、红外云图和水汽图； 收集来自海洋漂浮站、无人自动气象站的观测数据； 播放展宽数字云图、低分辩率云图和天气图。,16,2、可见光云图,可见光云图： 气象卫星通过可见光波段（一般是0.5到0.7微米）探测获得的资料。不同的地表、海洋等在可见光波段有不同的特征，可见光云图的探测值为反照率。可见光资料只能在白天使用。在FY-2云图中为通道5（ch5）的资料。,17,2、可见光云图（续）,可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段，如AVHRR仪器的CH1(0.68-0.725微米）通道或静止卫星的(0.52- 0.75微米)，测量来自地面和云

10、面反射的太阳辐射，如果将卫星接收到的地面目标物反射太阳辐射转换为图象，如果卫星接收到的辐射越大，用越白的色调表示；而对接收到的辐射越小，则用越暗的色调表示，这就得到可见光云图。,18,2、可见光云图（续）,在可见光云图上，物象的色调决定于反射太阳辐射的强度。而卫星接收到的反射太阳辐射决定于入射到目标物上的太阳辐射，及目标物的反照率。入射至目标物的太阳辐射又与太阳高度角有关。因此，在可见光云图上物象的色调与其本射的反照率和太阳高度角有关。,19,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，卫星接收到的辐射仅决定于物体的双向反射率，如果将地面看成朗伯面，则卫星接收的辐射仅取决于物体的反照

11、率，物体的反照率愈大，它的色调愈白；反照率愈小，色调愈暗；表2给出了各种云和地面目标物体的反照率。表3给出了各类地面目标物在可见光云图上的色调。反过来，可以根据卫星云图上的色调估算入射到地表面的太阳辐射、物象的反照率和双向反射率。,表2一些主要云和地面目标物的反照率,表2 一些主要云和地面目标物的反照率,表3 可见光云图上主要目标物的色调,22,3、红外云图,红外云图: 通过气象卫星上红外探测器得到的云图。一切绝对温度高于0度的物体都会发出红外辐射，气象卫星通过红外扫描仪可探测物体的温度。红外云图的优点是不论白天夜间都可以实现连续观测，它的探测值是物体表面温度的分布情况。,23,3、红外云图（

12、续）,在红外云图上的色调分布反映的是地面或云面的红外辐射或亮度温度分布，在这种云图上，色调愈暗，温度愈高，卫星接收到的红外辐射愈大；色调愈浅，温度愈低，辐射愈小。根据卫星云图上的色调差异可以估计地面、云面的温度分布。,24,3、红外云图（续）,由于地表和大气的温度随季节和纬度而变，所以红外云图上的色调表现有以下几个特点：,25,3、红外云图（续）红外云图上地面、云面色调随纬度和季度而变化,在红外云图上，从赤道到极地，色调愈来愈变白，这是由于地面和云面的温度向高纬度地区递减的缘故。同一高度上的云，愈往高纬度，云顶温度降低，其低云比中高云尤为明显。这就造成了在高纬度地区，低云和地表面的色调同中高云

13、的色调很相近，这种现象在冬季最明显，而且尤其是在夜间，最不容易区分出冷的地表面上空的云。在冬季热带和副热带地区，地表面和高云的温度差达110以上，在云图上有明显的反差；但是大陆极地区域，这种温度差不到20，这就是说在高纬度地区地表和云之间的温度差很小，所以在红外云图上只有很小的色调反差，不容易将云与冷地表区别开，云的类型也难以区别。,26,3、红外云图（续）红外云图上水面与陆地色调的变化,在冬季中高纬度地区，海面温度高于陆地温度，因此海面的色调比陆面要暗。但是到夏季，陆面的温度要高于海面温度，特别是在我国北方沿海地区，还不到夏季白天陆地增温较快， 如山东半岛地区就表现为较暗的色调。 如果陆地与

14、水面的温度相近，则它们的色调相近，水陆界线也不清楚。在白天的陆地上，干燥地表的温度变化较大，其色调变化也大；潮湿或有植被覆盖的地区，温度变化较干燥的地区小，其色调变化也较小。,27,4、卫星图像的基本特征：可见光云图与红外云图的比较,可见光云图上物象的色调决定于其的反照率和太阳高度角，红外云图上物象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。,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

15、现较浅的色调。图中AB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。,29,5、水汽云图,以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸收带，在这一带内，卫星接收的是水汽发出的辐射，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，到达卫星的辐射就愈少。所以由卫星测量这一吸收带的辐射就能推测大气中水汽含量。由这一吸收带得出的图象称水汽图。,30,5、水汽云图（续）,对于给定的T(z)，卫星在水汽通道测量的辐射决定于水汽含量。水汽越多，透过率越小，卫星接收的辐射越小，因此根据卫星测量的水汽辐射可

16、以推算大气中的水汽分布。 在水汽图上，色调愈白表示大气中水汽含量愈多，反之就愈少。,31,5、水汽云图（续）,比较水汽图和红外云图，发现水汽图有以下特点：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；难以在水汽图上见到地表和低云（低于850百帕），其发射的辐射被大气全部吸收而不能到达卫星；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；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；色调为黑区是大汽中的干区，相应大气中的下沉运动。,图(a)1999年9月5日11时GMS-5可见光,可见光云图

17、，云系更为断裂，D涡旋没有任何表现。但可见光图上的有些目标物，特别是低云在水汽图上没有表现。,33,图(b)1999年9月5日11时GMS-5红外,红外云图上的A-B-C和G-D-E-F呈现断裂云系，D处涡旋较为清楚，但不如水 汽图清淅明显，I处的雷暴仍很清楚。,34,图(c)1999年9月5日11时GMS-5水汽,从A-B-C为一条宽的水汽带，D处为一涡旋，从G-D-E-F是另一条水汽带；两水汽带间为一窄的暗带，在G-D-E-F的西侧为一大片暗区；在A-B-C水汽带的I处镶嵌一雷暴云团，在水汽图上的色调最明亮。,35,6、卫星云图上识别云的六个判据,在卫星云图上，云的识别可以根据以下六个判据

18、：结构型式范围大小边界形状色调暗影纹理,36,6.1 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。,37,6.1 结构形式（续）,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。 由云的分布型式有助于识别天气系统，如锋面、急流呈

19、带状云系，台风、气旋（低压、冷涡）具有涡旋结构等。,38,6.1 结构形式（续）,在一张云图上，常包含有许多复杂型式，并且有些型式是相互重迭的，这种重迭型式常是由于陆地地貌、水、冰雪和云同时存在引起的，或者是由于高、中、低云同时造成的，这种复杂型式的分析要很仔细，可借助不同时相和多通道云图相互比较，以及对物象的认识，判别结构型式和形成原因。,39,6.2 范围大小,在卫星云图上，云的类型不同，其范围也不同。如与气旋、锋面相连的高层高积云和卷云的分布范围很广，可达上千公里；而与中小尺度天气系统相联的积云、浓积云和积雨云的范围很小。因此从云的范围可以识别云的类型、天气系统的尺度和大气物理过程。如在

20、山脉背风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。,40,6.3 边界形状,在卫星云图上，各类物象都有自已的边界形状，所以根据不同的边界可以判别各类物象。各种云的边界形状有直线的、圆形的、扇形的，有呈气旋性弯曲的、也有呈反气旋性弯曲的，有的云（如层云和雾）的边界十分整齐光滑，有的云（积云和浓积云）的边界则很不整齐。云的边界还是判断天气系统的重要依据，如急流云系的左界整齐光滑，冷锋云带呈气旋性弯曲等。,41,6.4 色调,色调有时也称亮度或灰度，它是指卫星云图上物象的明暗程度。不同通道图象上的色调代表的意义也不同。如可见光云图上的色调与物象的反照率、太阳高度角有关

21、。对云而言，其色调与它的厚度、成份（水滴或冰粒子性质）和表面的光滑程度有关。云的厚度越厚，反照率越大，色调越白，大而厚的积雨云的色调最白，因此由云的色调可以推算云的厚度。在相同的照明和云厚条件下，水滴云要比冰云白。对水面的色调取决于水面的光滑程度、含盐量、混浊度和水层的深浅，一般地说，光滑的水面（风很小）表现为黑色；水层越浅，水越混浊，则其色调越浅。,42,6.4 色调（续）,在红外云图上， 物象的色调决定于其本身的温度，温度越高色调越黑。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；因此根据物象的温度能判别云属于那一种类型和地表。积雨云和卷云的色调最白，夏季白天沙漠地区

22、，温度高，色调很黑。,43,6.4 色调（续）,在短波红外云图上，白天物象一方面反射太阳辐射的同时，其以自身的温度发出短波红外辐射，所以图象上的色调不仅取决于反照率，还决定于温度，造成图象十分复杂，根据色调识别物象很困难。在水汽图上，根据色调可以识别水汽分布，但是由水汽图也能判别积雨云和卷云。,44,6.5 暗影,暗影是在一定太阳高度之下，高的目标物在低的目标物上的投影。所以暗影都有出现于目标物的背光一侧边界处。暗影只能出现于可见光云图上，它反映了云的垂直分布状况。由暗影可以识别云的类别。,45,6.5 暗影（续）,在分析暗影时要注意以下几点：暗影的宽度与云顶高度有关，云顶越高，暗影越宽。暗影

23、的宽度与太阳高度角有关，太阳高度角越低，迎太阳一侧云的色调越明亮，背太阳光一侧出现暗影。所以冬季中高纬度地区或早晨的卫星云图上，一些较高云的暗影较明显。而太阳高度角较高时，如低纬度地区或中午前后期间，即使是卷云或积雨云也难以从云图上见到卷云。,46,6.5 暗影（续）,在上午的卫星云图上，暗影出现于云的西边界一侧；如若是下午的云图上，则暗影出现于云区的东边界一侧。暗影只能出现于色调较浅的下表面上，如低云、积雪或太阳耀斑区内容易见到暗影。在分析暗影时要将裂缝与暗影区分开。,47,6.6 纹理,纹理是指云顶表面或其它物象表面光滑程度的判据。云的类型不同、或云的厚度不一，使云顶表面很光滑或者呈现多起

24、伏、多斑点和皱纹，或者是纤维状。,48,6.6 纹理（续）,由云的纹理能识别不同种类的云。如果云顶表面很光滑和均匀，表示云顶高度和厚度相差很小，层云和雾具有这种特征；如果云的纹理多皱纹和斑点，就明云顶表面多起伏，云顶高度不一，积状云具有这种特征；如果云的纹理是纤维状，则这种云一定是卷状云。有时候在大片云区中出现有一条条很亮的或暗的条纹，其可以是直线或弯曲的，这些条纹称“纹路”或“纹线”。这种纹线与云的走向有关，指示1100500百帕间等厚度线的走向。,A、B、C等处表现为云顶纹理不均匀，在这些地方出现云顶凸起，常称之穿透性对流云顶，每个云顶处在迎太阳一侧很明亮，背阳光一侧出现暗影，云顶高度很高

25、，对流强烈，地面报告相应这些云顶处有龙卷风出现。,50,7、卫星云图上各类云的识别,由以上识别云的六个判据，能识别三大类：卷状云、对流性云和层状云，其中包括九种云：卷状云、积雨云、中云（高层、高积云）、积云浓积云、层积云、层云或雾等。在卫星云图上上显示的云是地面观测到云的集合体，如果地面观测到的云小于卫星探测的分辨率，则这种云在卫星云图上难以判别。,51,7.1卷状云卷云的色调,卷云的高度高，温度低，它由冰晶组成，反照率低，对可见光具有透明性。所以其色调：在红外云图上，通常表现成白色，与地表、中低云间有强的对比度，很容易将它们区分开。只有十分稀薄的卷云，色调较暗。在可见光云图上，卷云的色调变化

26、范围很大，由深灰到浅白色，这决定于卷云的厚度，有时能透过卷云看到其下面的地面目标物。在水汽图上，卷云的色调呈白色。,52,7.1卷状云卷状云的识别,在卫星云图上，卷云分为：卷层云纤维（羽毛）状卷云卷云砧密卷,53,卷层云,结构型式：卷层云与高空槽、急流、锋面和气旋等天气尺度系统相联，可以表现为盾状、带状和涡旋状；范围大小：卷层云常表现为范围很大云区或云带，可达千余公里； 边界和暗影：与急流相联的卷云，左界整齐光滑，在可见光云图上时常有暗影出现； 纹理：卷层云云区均匀而光滑，只有在其边界处出现一些短的纤维状卷云。,A-B是一条位于青藏高原东侧以卷层云为主的云带，其左界整齐，表明它与高空急流相关，

27、云系较为均匀光滑，在它的东北侧，卷云云层变薄，表现出纤维状的结构,54,纤维状卷云,纤维状卷云在我国西部青藏高原地区很多见，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。结构型式：纤维状卷云可以呈带状；此外在涡旋状云区中也可见到纤维卷云。 纹理：这种卷云的主要特征是纹理为纤维状。 范围大小：有的宽度可达50110公里、长达千余公里，也有的仅表现为很短的卷云羽。,A和B处是青藏高原上的纤维状卷云，可以看到在B处越往东（云的边缘）纤维结构越是清楚，而往云区里面，纤维结构则越不明显,55,卷云砧,卷云砧是积雨云顶部的伪卷云。结构型式：在卫星云图上呈砧状。边界形状和纹

28、理：上风方向一侧边界整齐光滑，下风一侧边界出现纤维状或羽状纹理，且越往下风方向去色调越变暗；在积雨云顶母体处，纹理均匀光滑。暗影：在可见光云图上常可见到卷云砧的暗影。,CB是夏季我国江淮地区的一个强雷暴云团,可以看到其上风边界整齐光滑,而下风边界出现卷云砧,越往下风方,卷云的色调越浅,56,密卷云,密卷云是指冰晶很稠密，反照率很强的卷云，它的特点是：密卷云常成一团团稠密的球状或长条状,57,7.2 积雨云,卫星云图上的积雨云时常是几个雷暴单体的集合，它的主要特点有：结构型式：积雨云在卫星云图上常呈团状结构，称为云团。当高空风很小时，风的垂直切变小，积雨云呈近乎圆型的云团；当高空风很大时，风速的

29、垂直切变很大，积雨云呈椭圆型云团，长轴方向与风的垂直切变方向一致；积雨云团到成熟时，下风一侧出现卷云砧。,58,7.2 积雨云（续）,色调：由于积雨云顶最高最冷，所以无论是红外云图，还是可见光云图或者水汽图上，其色调最白。边界形状： 积雨云的边界与其发展阶段、风速垂直切变有关。当积雨云处于初生阶段时，云的边界光滑整齐；当积雨云到发展和成熟阶段时，其边界处出现短的卷云羽。当风的垂直切变很大时，积雨云出现卷云砧的边界特征。,59,7.2 积雨云（续）,范围大小：积雨云是一种与中小尺度天气系统有关的云系，其尺度相差很大，小的只有十几公里，大的可达几百公里。一般说来，初生的积雨云尺度小，呈小颗粒状；成

30、熟的积雨云云体较大。有些积雨云相互合并，连成一片，形成尺度达数百公里的云区，这种云系称为对流复合体。,60,7.2 积雨云（续）,纹理：积雨云云顶达对流层顶，所以一般地说，积雨云的纹理较为光滑均匀，尤其是在红外云图上。但是当出现穿透性强对流云时，云顶呈多起伏，在可见光云图上呈多皱纹和斑点的纹理特征。暗影：一般地说，积雨云云顶高，有暗影。但是积雨云在夏季最活跃，这时除早晚时刻，太阳高度角大，暗影不时时都明显。分析时要注意。,61,图6 高空风小时的圆形积雨云红外云图Cb为一个强雷暴云团，其东北一侧出现一条弧状云线，西南侧出现短的卷云砧,图7 增强红外云图A是长江流水域夏季梅雨锋上的一个强雷暴云团

31、，通过增强显示，可以看到云中结构和强对流中心，图中A处色调最白的地方，表示云顶最冷、高度最高，该处对流强度最大,62,7.3 中云（高层、高积云）,在卫星云图上，由于高积云单体远小于卫星仪器的分辨率，无法将高积云与高层云区别开来，只能将高积云和高层云统称为中云。中云是与天气尺度系统相联的一种云系，它的一些特点与大尺度天气系统有关。,63,7.3 中云（高层、高积云）（续）,结构型式和范围大小：中云在卫星云图上表现为一大片，范围可达二万到二十万平方公里。其型式可以是涡旋状、带状、线状和逗点状。,64,7.3 中云（高层、高积云）（续）,色调和纹理：在可见光云图上，与锋面、气旋相连的中云色调很白，

32、纹理均匀，常常伴随有低云（雨层云）和降水同时出现。如果中云下面没有低云，则其色调从灰色到白色不等；如果只有一层中云，其色调为灰色。如果中云区多斑点和皱纹，则说明云区内有对流出现或云层厚度不一。大多数中云出现在卷云下面，如果卷云下面有中云，则其色调更白一些。在红外云图上，中云的色调介于高云和低云之间的中等程度灰色，对于较厚的中云色调呈浅灰色。,65,7.3 中云（高层、高积云）（续）,中云不一定有暗影和确定的边界形状，所以根据暗影和边界不能识别中云。,66,7.4 积云、浓积云,在卫星云图上的积云浓积云实际上是积云群，这些积云群在地面观测中不容易观测到。在卫星云图上判别积云和浓积云的依据有： 结

33、构型式：积云浓积云常表现为线状、开口细胞状等结构型式；有时积云浓积云呈离散分布型式。 纹理：积云浓积云是由于下垫面加热形成的，加热的差异和大气稳定度不同，使得积云区内对流云顶高度不一，厚度有参差，云顶温度不一致，无论在可见光云图还是红外云图上，表现为多斑点、皱纹，为不均匀的纹理。,67,7.4 积云、浓积云（续）,边界：由于局地加热的不均匀性，积云浓积云的边界不整齐不光滑。色调和暗影：由于积云浓积云主要由水滴所组成，所以在可见光云图上呈白色。在红外云图上由于积云浓积云的高度参差不齐，云顶温度有差异，色调也不一致，对流较强的积云浓积云云顶较冷，色调较白；对流弱的积云浓积云顶较暖，色调较暗，因此红

34、外图上云的色调差异可以判断对流的强度。如果在一片层状云区内出现对流，则在云区内会有暗影出现，在可见光云图上可以根据暗影的宽度和积云的相对亮度确定对流的强度和云的垂直厚度。,68,7.4 积云、浓积云（续）,晴天积云：一般分布很稀疏，不能为仪器所分辨，在云图上不能识别。但是当这类积云越来越多，云区范围扩大，这时云图上表现为淡灰色，与地面的色调差异很小，云的单体无法分辨，所以不容易识别。,69,图8 积云、浓积云和积雨云的可见光图和红外云图A、B是积雨云，C1、C2是积云浓积云,70,7.5 低云层积云,层积云是行星边界层内空气的乱流混合造成的，通常出现于低层不稳定、高层稳定的大气条件下，也就是低

35、空有对流，高空为下沉气流的情况下。,71,7.5 低云层积云（续）,结构型式：在冬季洋面冷锋后或副热带高压的东南象处，层积云常表现为球状的闭合细胞状云系。在锋面云带附近，层积云表现为一大片或带状。色调：在海洋上，水汽丰富，层积云一般密蔽天空，云顶均匀，在可见光图上呈白色，类似于中云的色调；在大陆上，层积云反照率低，层积云是断裂的、稀疏分布的，表现为灰色。在红外云图上，层积云表现为深灰到灰色，可与中云区分开。,72,7.5 低云层积云（续）,范围大小：层积云的范围相差很大，大体上与弱风到中度风区域相一致。层积云可出现于冬季冷锋后高压的东南象限，也出现于副高的东南象限，锋面云带附近，还出现于山脉背

36、风坡一侧稳定大气中。,73,图9 层云和雾区的可见光云图,出现在华北的雾区A处于冷锋云带E-F的前方的西南气流里 四川盆地雾区B的西边界与青藏高原的东边界相一致，雾区的某些地方还迭加有其它类型的云华南沿海的层云和雾区C与海岸线的走向相一致,74,7.5 低云层积云（续）,层云和雾对交通运输的影响特别大，所以对层云和雾的监测特别重要。由于卫星观测无法判断云底是否到达地面，所以不能从卫星云图上区别层云与雾。,75,7.5 低云层积云（续）,层云与雾在卫星云图上判别的依据有： 纹理：由于大多数层云与雾是在稳定大气（逆温）条件下，暖湿空气平流到冷的表面上形成的，层云与雾的云顶高度均匀，所以其纹理光滑均

37、匀。 色调：在可见光云图上层云（雾）的色调从灰色到白色，这决定于云的厚度和稠密程度，雾越厚、越浓，色调越白。如果层云（雾）超过300米，则层云（雾）表现为很白的色调。边界：层云（雾）的边界光滑整齐清楚，受地表的影响大，它常常沿着山脉、河流、海岸线或一条低空切变线突然结束。 范围大小：层云（雾）的范围相差很大，所以不能根据层云（雾）的范围判别它。,76,7.5 低云层积云（续）,层云（雾）一般出现于冷高压后部，或低压前部，或冷锋前方等天气系统的有关处，这些地方存有暖湿空气在冷表面上平流。此外，冬季中高纬地区地表的辐射冷却也有助于层云（雾）的形成。,美国北卡罗来纳州上空大片的辐射雾和层云A，其消散

38、是从云区的外边界逐渐向内消散,在雾消散的同时，沿最初的边界处形成积云线B，随雾消散，在A和B之间形成一黑色的无云区,雾最浓的中心部分C最后消散,图11 一次雾消散的实例,78,7.5 低云雨层云（续）,在可见光云图上，雨层云从白到灰白不等，当太阳高度角较低时，可以在雨层雨中见到纹线，通常雨层云出现于锋面云带中，在热带季风云系中也可以见到。在红外图上雨层云表现为均匀的灰色到白色。,79,8、卫星云图上各类云的共存,卫星观测云系是大面积的，难以分析云的细微结构。在许多情况下，卫星观测到的不是单独的一种云，而是多种云类共存的情况。,80,8、卫星云图上各类云的共存（续）,通常有以下几种情形： 锋面、

39、气旋、高空槽中的多层云系在卫星云图上经常见到一种最上面是卷云，其下是中云（高层、高积云），最下面的低云（层云、雨层云），有时还伴有积雨云，这几种云互相重迭在一起，难以分开区别，我们把这几层相互重迭组成的云层称做多层云。多层云云层很厚，反照率大，云顶温度低，所以无论在可见光还是红外云图上，呈白色，纹理均匀。多层云与锋面、气旋和高空槽等天气系统相联，范围很广。多层云结构型式可以为带状、涡旋状、逗点状和盾状等，它所具有那种型式主要取决于其所处的天气系统。多层云一般都具有较稳定的连续性降水。,81,8、卫星云图上各类云的共存（续）,积云、浓积云、积雨云和卷云积云、浓积云、积雨云和卷云经常同时出现。这是

40、由于积云、浓积云、积雨云都是对流性云系，只不过是它们的强度和发展阶段的不同。当对流开始发展时形成积云、浓积云，如果对流发展很旺盛便形成积雨云和卷云，由于大气稳定度的差异和对流强度的不同，造成积云、浓积云、积雨云和卷云同时出现。,82,8、卫星云图上各类云的共存（续）,积云和层积云在卫星云图上，积云和层积云会同时出现。由于积云是对流相对弱的对流云，而层积云是积云进一步发展，但受到高空下沉气流的作用，抑制其发展的结果。,83,8、卫星云图上各类云的共存（续）,层积云和层云在可见光云图上，经常可以见到层积云逐渐向层云过渡的情况，也就是层积云单体越来变小，然后连成一片，呈现层云的特征。,84,9、红外

41、资料在分析强对流天气中的应用,从卫星上测到的红外辐射，在无云的情况下是地面的辐射，在有云的情况下，是云顶的辐射。因而可队卫星测到的红外辐射判断云顶的温度。雷暴中的上升气流强，因而它的云顶比一般的云要高。通常云顶越高，由绝热降温的结果也越低。因此雷暴中上升气流的强弱可以从最低云顶温度及其时间的变率来推断。,85,9、红外资料在分析强对流天气中的应用（续）,研究表明用两次时间间隔很短的红外观测，根据云顶温度降低的速率，可以推算雷暴云中的垂直速度，这速度值可以作为雷暴强度的指示。研究还发现，只有云顶温度低于对流层顶的温度的雷暴才会产生强天气现象。Reynolds发现雷暴云顶温度低于对流层顶温度与冰雹

42、的发生之间存在着正相关。,86,10 卫星云图上常见的云型和云系,87,10.1 带状云系,一种相对宽而连续的云型称之为云带。它具有清晰的弯曲或不弯曲的长轴，长和宽之比为4：1，且宽度通常大于一个纬距。属天气尺度云系。带状云系主要由多层云系组成。,88,10.2 涡旋云系,它是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中心辐合形成的，与大尺度涡旋相联系。大尺度涡旋的水平范围为6001500km。有组织的螺旋线或积云汇合线因与气旋性相对涡度相联系，常称作涡度中心。,89,10.3 云线,云线由长为30至几百公里的对流云团组成，宽度小于1个纬距。它可以出现在中高纬度地区冷锋的附近，也可以出现在

43、热带洋面上。它们能指示低空风向，而高空急流卷云中的云线，可作为高空风的良好指标。弧形云线是中尺度对流系统中的重要成员。是雷暴外流的前边缘。,90,10.4 云团,云团是产生暴雨和强对流天气的一种重要中尺度系统。云团由多个大小不等的积雨云、混合性云或积云与层云相镶出现的云簇等组成，它们的高空卷云砧连成一片，表现为一片自亮的密实云区。云团的形状，依赖于对流单体的强度、大尺度流场背景以及产生云团的扰动强度等因子。它们表现为圆形、准圆形及椭圆形等不同形状，有一些云团的云系还呈现出螺旋状结构，这表示与云团相关联的扰动在流场上已有闭合环流出现；西南季风中的云团呈纺锤状。云团的生命史一般1天，但也有的达数日

44、；水平范围为几十几百km。按照尺度划分，它们又可以分为中尺度和中间尺度两种；依据它们造成的天气，还可以分成暴雨云团和雷暴云团两种。,91,10.5 细胞状云系,卫星云图上形似细胞状的云称作细胞状云系。其直径为4080km，由于尺度较大，一般在地面上不能观测到它。细胞状云系是由于冷空气受到下垫面加热，并在水汽较充分的条件下形成的，如秋冬季节我国北方海面冷锋后部，夏秋季节华北冷涡后部和东北低压后部。细胞状云系分成未闭合(又称开口)状和闭合状两类。未闭合类中，细胞的形状成指环形或U字形，其中心部分为无云或少云，边缘上主要为浓积云。它们一般出现在气温和下垫面温度相差很大的地方，而且低空气流呈气旋性弯曲

45、，该处冷空气受下垫面增热很强烈，对流很旺盛。闭合类细胞状云系呈球状，中央主要为层积云，四周少云或无云。它们一般出现在冷高压东南象限，低空气流呈反气旋性弯曲。低空虽有对流活动，但有一个逆温层，是由冷空气受下垫面加热或云顶辐射冷却所造成的。这两类细胞状云系的分界线往往是高空急流位置所在。,92,10.6 逗点云系,卫星云图上，一种常见的形如逗号的云系称作逗点云系。它形成和发展的原因是大气的非均匀旋转，即云系的逗点状是由于大气绕着一个中心旋转使云块变形造成的。,93,10.6 逗点云系,若系统不移动，那么云将随着旋转风场一起移动(图a)，发展成逗点状(图b)，低压中心和最大涡度中心重合；若系统东移，

46、云系将进一步变形(图c)，最大涡度中心(x处)从最低气压(D)处移走。但是，许多大尺度逗点云系的演变，要比这里给出的理论模型复杂。,94,10.6 逗点云系,逗点云系的结构，无论是小尺度涡度逗点云(中层系统，如图a所示)，还是大尺度逗点系统（中高层云系，如图b所示），一般情况下均由四部分组成，即后边缘呈“S”形，或者说存在着拐点和相反曲率、逗点头或逗点尾及干侵入区。发展成熟的逗点云系包括三部分云区，即斜压带云系(图a)，它是逗点云系的最高层卷云顶，常为层状，除雷暴外降水呈连续性，并与冷锋、锢囚锋以及暖锋相联系；,95,涡度逗点云系(图b)，它是逗点云系中的中低层云系，具有高度对流，降水多为阵性

47、，并与冷锋和锢囚锋相联系；变形带云系(图c)，它是逗点云系中的卷云层顶部，但比斜压带卷云低，降水为连续性，并与锢囚锋相联系。,96,10.6 逗点云系,在红外云图上，涡度逗点云系的主要部分常常隐藏在较高的卷云层方，不易看出。但在可见光云图上，由于较高的斜压卷云盾比它移动快，因此可以看到。逗点云系的大小各不相同，可以从雷暴单体到一个大尺度的中纬度气旋，然而，它们均与最强的正涡度平流(PVA)关联，其主要形状的变化与涡度型发展所决定的PVA相联系。,97,10.6 逗点云系,影响逗点云系形状的因子有五个：非均匀旋转及其变化；水汽的有效性；与云发展和消散有关的垂直运动；云系的不同高度；稳定度。,98

48、,10.7 斜压叶状云型,卫星云图上，与高空西风气流中的锋生相联系的一种植物叶片状云型，称作“斜压叶”状云型。通常情况下，该云系在垂直方向深厚，地面伴有锋生现象，并且还可能有地面气旋形成。在可见光和红外云图上都很容易看见它。,99,10.7 斜压叶状云型,斜压叶状云型(图)通常为一个拉长的云型，它两边的边界清晰(大振幅槽云系中斜压叶最好确定)。它向极的一侧，通常有一个浅或小曲率的“s”形；上游尾部呈气旋式弯曲(s处)，下游尾部呈反气旋式弯曲(T处)，并且最终变成逗点头。尾部的“V”形凹口(w处)是由急流(图中箭头串)伸至云系西端造成的，常常是逗点云要发展的第一信号。,100,10.7 斜压叶状

49、云型,斜压叶状云与高空、地面流场中的主要特征有以下关系(图)：上游的急流带(D)很可能窄而伴有最大风；下游的急流轴位于它的南部并且风速较小，但它可能产生进一步的北移。,101,10.7 斜压叶状云型,涡度中心(X处)位于斜压叶边界上游一侧的晴空中，靠近“P”所指的反转点处(即气旋式和反气旋式弯曲的过渡点)；,102,10.7 斜压叶状云型,一般情况下，平行于急流上游的狭窄状切变涡度瓣与平行于斜压叶的平流涡度瓣在涡度中心(x处)相交，形成一个大致的“L”形(图中点划线和虚线)。,103,10.7 斜压叶状云型,对应的云和锋面，最高云顶通常位于斜压叶东半部上方，并且东半部分末端将变成逗点头；云顶向

50、西降低，并且“V”形凹口(G处)北边界西端有中层云顶出现，南边界由低云组成(H处，Cb云除外)，而且沿着地面冷锋。,104,10.7 斜压叶状云型,图中新近形成的冷锋将沿着斜压叶的南边缘，其东端位于斜压云系深厚部分的下方，可能为静止锋，并伴有切断型地面气压场。在这种情况下，可以有地面槽出现，但锋面系统反而不清楚。,105,10.7 斜压叶状云型,图a中的云型常常位于振幅较大的槽底或槽前，上游急流呈气旋式弯曲，其狭窄部分可能相对短一些，急流轴很可能靠近下游的尖端。,106,10.7 斜压叶状云型,图b中的云型，最常出现在一个小振幅槽中，带状气流或者一个长波槽后边界处，上游急流可能相当平直，并伴有