衛星云圖

目錄

[隱藏顯現]

1 衛星云圖

2 正文

3 作用

4 觀測方法

5 與人們生活的聯系

由氣象衛星自上而下觀測到的地球上的云層覆蓋和地表面特征的圖像。各種不同尺度天氣系統的云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、范圍大小和分布形式。利用衛星云圖可以識別不同的天氣系統，確定它們的位置，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臺站的地區，衛星云圖所提供的資料，彌補了常規探測資料的不足，這對提高預報準確率起了重要作用。
種類 　根據衛星上儀器裝置的不同，衛星云圖可以分成兩類:一類是由衛星上電視照相機所拍攝的云圖,即電視云圖；另一類是由輻射儀對地球大氣進行掃描探測得到的云圖。在電視云圖上，圖像的黑白程度表示地表面和各類云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云圖又分兩種：①用輻射儀測量云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，由于不同種類的云和不同的地表的反射能力不同，可以得到一張與電視云圖相似的云圖。這種云圖和電視云圖一起，統稱作可見光云圖。②用輻射儀測量在大氣窗區波段（8.5 ～11微米）來自云頂或地表面放射的紅外輻射。這種觀測值可以轉換成云頂或地表面的輻射溫度，用黑白層次表示溫度的高低，由此得到一張由云和不同性質地表面的分布圖像。這種圖像稱作紅外云圖。
分辨率 　圖像資料的分辨率高低是衡量衛星云圖質量高低的一個重要指標。按照衛星上電視照相機的精度和掃描輻射儀觀測的瞬時視場大小，分成低分辨率和高分辨率云圖兩種。分辨率高，云中細小結構能表示出來。目前第三代業務衛星的可見光和紅外掃描輻射儀的分辨率都是 1.1公里。在1972年以前極軌氣象衛星分辨率低，可見光和紅外通道的分辨率分別是4公里和8公里。
圖像處理 　有時在衛星紅外云圖分析時需要知道云頂的溫度，例如，在估計對流云的降水量分布時，需要知道低溫的云區范圍。衛星云圖的增強顯示裝置，可以將紅外云圖顯示成7～9個不同黑白色調的圖像，其中每一色調表示一個確定的溫度范圍，由此可以看出云頂溫度（或云頂高度）的分布。有時為了某種特殊需要，也可使用此裝置將某一個或某幾個溫度范圍的區域顯著地突出出來(圖1)。如果將這種裝置的黑白顯示器改為彩色顯示器，就可以得到不同顏色表示不同溫度范圍的彩色云圖，叫做偽彩色云圖（見彩圖）。

圖像分析 　在衛星云圖上，不同的天氣系統表現為不同特征的云型。鋒面的云型呈氣旋性彎曲的分布，這類云型稱作鋒面云帶(圖2)。高空急流的云型呈帶狀,它是由卷云組成的,極地一側光滑清晰,并呈反氣旋性彎曲的云帶,稱作急流云帶。急流軸位于云系的極地一側光滑的邊界處。渦旋云系是另一類在衛星云圖上常見的云型。其中臺風的渦旋云系(圖1) 由一條條從臺風外向臺風中心旋入的螺旋云帶組成。對強度較大的臺風，其臺風眼在衛星云圖上表現為一黑色小圓點。高空切斷低壓的云型表現為一條上百公里寬，幾千公里長，氣旋式旋向中心的渦旋云型。在中高緯度洋面上高空槽的云系表現成標點符號逗點“，”的形狀，這種云型稱作逗點云系。當強寒潮南下到洋面時，在鋒面云帶的后面會出現由積云組成的環狀、半環狀和白球狀的大片云系，這種云型分別叫做開口細胞狀云系和閉口細胞狀云系。在細胞狀云系后面是許多短的細積云線，它們都排列成西北—東南走向或南北走向，這種云型稱作云街。云街的走向和低空（地面至5公里）風的鉛直切變方向一致。在衛星云圖上雷暴高壓的外圍表現成一條弧狀的云線，這種云型稱作弧狀云線。一條弧狀云線與另一條云線或云帶相交的交點處有更強烈的對流發展。
氣象人員可根據這些云型特征，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別天氣系統，確定其位置，估計它們的強度，并判斷它們未來的移動、演變趨勢。

以衛星云圖為工具，分析天氣 系統和天氣現象的方法。衛星云圖有可見光云的照片 和紅外線云的照片及其加工產品。依據云圖圖象的形 態、結構、亮度和紋理等特征，可以識別云的種、屬 及降水狀況。可以識別大范圍的云系，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。根據晴空無云的區域，推斷反氣旋和高空 高壓脊的位置。也可以識別局地強風暴，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。對于氣象臺站稀少的廣闊洋 面、高原、荒漠地區來說，衛星云圖是很珍貴的探測 資料。在氣象臺站較密的地區，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。從衛星云圖 上，發現了一些新的云系，如細胞狀云系、云街、熱 帶云團等。

在黑白紅外衛星云圖照片中，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。那么這些顏色都有些什么含義呢? 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，衛星云圖上表現為黑灰色。黑色越深，表示地面輻射越強，天氣越晴好。當某地上空為云、雨覆蓋，衛星觀測到的則是從云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，云系很厚密，降雨強度也就很大。晴空區與云雨區之間的過渡帶通常為深灰、灰、淺灰色云系覆蓋，表示有不同厚度的云而無明顯降水。在電視顯示的衛星云圖上，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云圖是利用云滴和冰晶等對陽光的粗粒散射而產生的散射光拍攝而成。云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，所以可見光云圖上的陸地表現為灰色，海洋表現為黑色，而冰雪和深厚云系覆蓋的地區一般呈白色。 　　使用紅外云圖的一個好處是它能不分晝夜地提供云蓋和氣團溫度信息，而可見光云圖只有白天的資料可用。 　　當然，要準確地解釋衛星云圖包含的信息，最好是兩種云圖結合起來使用。 　　衛星云圖是地面接受到的來自氣象衛星的云況圖片。按氣象衛星飛行的軌道，可分為極地軌道氣象衛星云圖和對地靜止軌道氣象衛星云圖兩種。前者連續的圖片是不同地點上的云況；后者連續的圖片代表衛星下方同一范圍云的連續情況。按氣象衛星取得云況的儀器不同，可分為可見光衛星云圖和紅外衛星云圖。 　　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。當某地上空有云雨覆蓋，衛星觀測到的，則是從云頂發向太空的紅外輻射信息，表現為白色或灰白色；顏色越白，表示地面輻射越弱，氣溫越低，云系越厚越密實，降雨強度也就越大。晴空區與云雨區之間的過渡區，則為深灰、灰、淺灰色云系，表明有不同厚度的云而無明顯降水。 　　由氣象衛星從太空攝得的可見光云圖是利用云滴和冰晶等對陽光的粗粒散射而產生的散射光拍攝而成。云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，所以可見光云圖上的陸地表現為灰色，海洋表現為黑色，而冰雪和深厚云系覆蓋的地區一般呈白色。

人們從每天播放的衛星云圖照片上，經常看到有形狀各異的云系，氣象學家稱之為云圖系統，其實是各種天氣系統在云圖照片上的表現形式。比如，人們一目了然的夏季臺風，是一片呈螺旋性旋轉的巨大云團，有人稱之為大氣“飛蝶”，它以每秒數十米的強風速呈逆時針方向旋轉的同時，又以每小時數十公里的運行速度向我國沿海襲來。正因有了衛星云圖，在其生成之初就被人們發現，因此現代臺風預報水平己顯著提高。而在過去，洋面沒有氣象記錄，沿海設置的氣象雷達探測又鞭長莫及，臺風靠近沿海時，其強弱、大小及移速移向等，就連氣象專家也全然不知，何談準確預報？ 　　夏季另一主要云圖系統，就是西北太平洋上的大片黑灰色無云區，那就是夏季天氣的主角一一西太平洋高壓。它經常是很不規則的扁圓形，橫躺于臺灣省以東洋面至我國中東部大陸。黑色越深、范圍越廣，表明其強度越大、氣溫越高，穩定控制的時間也越長，人們形象地稱其為“黑洞”。夏季長江中下游等地的高溫熱浪，多是它一手制造的“惡作劇” 　　在現代生活中，衛星云圖己通過中央電視臺走進千家萬戶，電視天氣預報己成收視率最高的節目之一。但是，要您說說那五花八門的云圖云狀表示何等天氣，能夠說明白的恐怕不多。 　　衛星云圖是氣象衛星從高空拍攝、發回地面的地表黑白照片，衛星上裝有不同的感光儀器，地面工作站便可接收不同的云圖。目前我國接收的云圖主要有紅外云圖、可見光云圖及水汽圖等。電視節目中通常使用的云圖，就是紅外云圖通過計算機處理、編輯而成的假彩色動態圖片，人們不僅能夠縱覽云飛，還可推知其發展變化，預知未來天氣。 　　若地球表面為一片晴空區，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，天氣越晴好。當某地上空有云雨覆蓋，衛星觀測到的，則是從云頂發向太空的紅外輻射，表現為白色或灰白色；顏色越白，表示輻射越弱，氣溫越低，云系越厚越密實，降雨強度也就越大。晴空區與云雨區之間的過渡區，則為深灰、灰、淺灰色云系，表明有不同厚度的云而無明顯降水。