1、第五章第五章 衛(wèi)星圖像的分析基礎(chǔ)衛(wèi)星圖像的分析基礎(chǔ) 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：1、衛(wèi)星圖像的基本特征、衛(wèi)星圖像的基本特征2、衛(wèi)星云圖識(shí)別云的六個(gè)判據(jù)、衛(wèi)星云圖識(shí)別云的六個(gè)判據(jù)3、衛(wèi)星云圖上各類云的特征、衛(wèi)星云圖上各類云的特征4、地表特征分析、地表特征分析 掌握重點(diǎn)：掌握重點(diǎn)：衛(wèi)星云圖識(shí)別云的六個(gè)判據(jù)，卷狀云、積狀云、衛(wèi)星云圖識(shí)別云的六個(gè)判據(jù)，卷狀云、積狀云、低云（層積云、層云）和霧的云圖特征低云（層積云、層云）和霧的云圖特征 第一節(jié)第一節(jié) 衛(wèi)星圖像的基本特征衛(wèi)星圖像的基本特征n衛(wèi)星資料有兩大類：衛(wèi)星資料有兩大類： 1）圖像資料：如衛(wèi)星云圖、水汽圖等；圖像資料：如衛(wèi)星云圖、水汽圖等； 2 2）

2、探測(cè)資料，為定量數(shù)字資料，如大氣垂）探測(cè)資料，為定量數(shù)字資料，如大氣垂直的溫度等。直的溫度等。n衛(wèi)星云圖是氣象衛(wèi)星最易最早進(jìn)行的觀測(cè)衛(wèi)星云圖是氣象衛(wèi)星最易最早進(jìn)行的觀測(cè)項(xiàng)目之一，也是最早在氣象業(yè)務(wù)發(fā)揮作用項(xiàng)目之一，也是最早在氣象業(yè)務(wù)發(fā)揮作用的衛(wèi)星資料。的衛(wèi)星資料。 衛(wèi)星攜帶的成像儀在不同譜段測(cè)量的輻射轉(zhuǎn)換成不同色調(diào)的圖像就得到衛(wèi)星圖像，目前衛(wèi)星圖像有兩種，一種是一種是衛(wèi)星云圖衛(wèi)星云圖，它主要反映大氣中云系分布；另一種是水汽另一種是水汽，其主要表示大氣中水汽分布。 業(yè)務(wù)上常用的衛(wèi)星圖像：業(yè)務(wù)上常用的衛(wèi)星圖像：1、可見光可見光（VIS）圖像，即在可見光波段太陽光反射輻射的圖像（波長為0.5um左右

3、）2、紅外紅外（IR）圖像，即地氣系統(tǒng)在熱紅外波段發(fā)射輻射的圖像（波長為1012um左右）3、水汽水汽（WV）圖像，即水汽發(fā)射輻射的圖像（波長為67um）4、短紅外短紅外（ 3.7um）圖像，太陽和地氣系統(tǒng)重疊區(qū)輻射的圖像5、微波微波（MV）圖像，即地氣系統(tǒng)在微波段（1mm10cm; 3300GHz）發(fā)射及散射輻射的圖像，微波的頻率范圍較寬，常用的有19、22、37、85GHz等頻率的水平和垂直極化通道，業(yè)務(wù)上常用的微波圖像大多是由多通道組合反演得到的產(chǎn)品圖像1) 區(qū)分不同通道的云圖，即是可見光還是紅外云圖？區(qū)分不同通道的云圖，即是可見光還是紅外云圖？2) 把地和云區(qū)別開來，尤其是將云和雪區(qū)別

4、開來；把地和云區(qū)別開來，尤其是將云和雪區(qū)別開來；3）識(shí)別不同種類的云，是中云還是高云）識(shí)別不同種類的云，是中云還是高云?是積雨云還是是積雨云還是層狀云等層狀云等?它們有哪些相同之處它們有哪些相同之處?有哪些不同的地方有哪些不同的地方?識(shí)識(shí)別不同類型的地表，是陸地還是水體別不同類型的地表，是陸地還是水體?如果是積雪，是新如果是積雪，是新雪還是舊雪雪還是舊雪?等等；等等；衛(wèi)星云圖分析的主要內(nèi)容有：衛(wèi)星云圖分析的主要內(nèi)容有：4 4）分析大范圍云的分布，及其對(duì)應(yīng)的天氣系統(tǒng)，根據(jù)）分析大范圍云的分布，及其對(duì)應(yīng)的天氣系統(tǒng)，根據(jù)天氣尺度云系特點(diǎn)確定天氣系統(tǒng)發(fā)展的階段，預(yù)告其未天氣尺度云系特點(diǎn)確定天氣系統(tǒng)發(fā)展

5、的階段，預(yù)告其未來變化；來變化；5 5）從衛(wèi)星云圖估算氣象要素，如風(fēng)、溫度、濕度、大）從衛(wèi)星云圖估算氣象要素，如風(fēng)、溫度、濕度、大氣穩(wěn)定度、垂直運(yùn)動(dòng)、渦度、云參數(shù)氣穩(wěn)定度、垂直運(yùn)動(dòng)、渦度、云參數(shù)( (云量、云頂溫度云量、云頂溫度( (高度高度) )和光學(xué)特性和光學(xué)特性) )和降水等；和降水等；6)6)將衛(wèi)星資料與常規(guī)天氣資料、雷達(dá)等探測(cè)資料結(jié)合一將衛(wèi)星資料與常規(guī)天氣資料、雷達(dá)等探測(cè)資料結(jié)合一起，進(jìn)行綜合分析，為天氣預(yù)報(bào)提供可靠的依據(jù)。起，進(jìn)行綜合分析，為天氣預(yù)報(bào)提供可靠的依據(jù)。大氣對(duì)于太陽輻射基本是透明的（窗區(qū)），衛(wèi)星在空大氣對(duì)于太陽輻射基本是透明的（窗區(qū)），衛(wèi)星在空間固定軌道上用成像儀對(duì)地球

6、和大氣進(jìn)行掃描，觀測(cè)間固定軌道上用成像儀對(duì)地球和大氣進(jìn)行掃描，觀測(cè)掃描點(diǎn)上可見光波段的太陽反射輻射強(qiáng)度，由于掃描點(diǎn)上可見光波段的太陽反射輻射強(qiáng)度，由于反射反射輻射的強(qiáng)度不同輻射的強(qiáng)度不同而得到云和地表的分布圖像，這就是而得到云和地表的分布圖像，這就是可見光圖像。可見光圖像?？梢姽鈭D像的可見光圖像的黑白程度表示地球和大氣中各種云對(duì)可黑白程度表示地球和大氣中各種云對(duì)可見的太陽光的反射輻射強(qiáng)度見的太陽光的反射輻射強(qiáng)度（主要決定于物體的反射（主要決定于物體的反射率），故其觀測(cè)原理與照相原理相似。率），故其觀測(cè)原理與照相原理相似。較黑色調(diào)代表低亮度（低反照率輻射強(qiáng)度）較黑色調(diào)代表低亮度（低反照率輻射強(qiáng)度

7、）較亮色調(diào)較亮色調(diào)1、可見光云圖的基本特點(diǎn)、可見光云圖的基本特點(diǎn):其中E（）是入射大氣頂?shù)妮椛?，通?？梢援?dāng)作定值，L（）地面反照率，sun是太陽天頂角的余弦。衛(wèi)星觀測(cè)到的輻射率可以近似認(rèn)為與地面的反照率地面的反照率和太陽太陽的天頂角余弦的天頂角余弦成正比。衛(wèi)星接收到的輻射越大，就用越白的色調(diào)表示；而接收到的輻射越小，則用越暗的色調(diào)表示。在可見光云圖上，物像的色調(diào)決定于反射太陽輻射物像的色調(diào)決定于反射太陽輻射的強(qiáng)度的強(qiáng)度。而衛(wèi)星接收到的反射大陽輻射決定于入射到目標(biāo)物上的太陽輻射和目標(biāo)物的反照率反照率。入射至目標(biāo)物的太陽輻射又與太陽高度角太陽高度角有關(guān)。 sunLEL)()(在一定的太陽高度角下，

8、衛(wèi)星接收到的輻射僅決定于物體的雙向反射率（P102-103，地表的反射，即入射和反射的角度不同），如果將地面看成朗伯面，則衛(wèi)星接收的輻射僅取決于物體的反照率，則衛(wèi)星接收的輻射僅取決于物體的反照率，物體的反照率越大，它的色調(diào)越白；反照率越小，物體的反照率越大，它的色調(diào)越白；反照率越小，色調(diào)越暗。色調(diào)越暗。(1)反照率對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響？反照率對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響？在可見光云圖上在可見光云圖上物像的色調(diào)物像的色調(diào)與其與其本身的反照率本身的反照率和和太陽高度角太陽高度角有關(guān)有關(guān)27表表5.1是各種云和地面目標(biāo)物體的反照率，是各種云和地面目標(biāo)物體的反照率，可見：可見： 水面的反照率最低，厚的

9、積雨云最大；水面的反照率最低，厚的積雨云最大； 積雪與云的反照率十分接近，所以僅從可見積雪與云的反照率十分接近，所以僅從可見光云圖上的色調(diào)難以區(qū)別云和積雪；光云圖上的色調(diào)難以區(qū)別云和積雪； 薄卷云與晴天積云、沙地的反照率也很接近，薄卷云與晴天積云、沙地的反照率也很接近，也不易區(qū)別它們。也不易區(qū)別它們。 水體反照率小在云圖水體反照率小在云圖上呈黑色。但是，如果太上呈黑色。但是，如果太陽光從水面單向反射到衛(wèi)陽光從水面單向反射到衛(wèi)星儀器內(nèi)，在可見光云圖星儀器內(nèi)，在可見光云圖上會(huì)出現(xiàn)一片色調(diào)較淺的上會(huì)出現(xiàn)一片色調(diào)較淺的區(qū)域，或是小而明亮的區(qū)，區(qū)域，或是小而明亮的區(qū)，這些區(qū)稱做這些區(qū)稱做太陽耀斑區(qū)太陽耀

10、斑區(qū)；它表明水面有微波或水面它表明水面有微波或水面平靜。平靜。太陽耀斑區(qū)太陽耀斑區(qū)(2)太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響 ？n太陽高度角決定了衛(wèi)星觀測(cè)地面時(shí)的照明條件，太陽高度角越大，光照條件越好，衛(wèi)星接收到的反射太陽輻射也越大，否則越小。即目標(biāo)物的色調(diào)還與每天衛(wèi)星觀測(cè)的時(shí)刻和季節(jié)有關(guān)，如在北半球冬季中高緯度地區(qū)，太陽高度角如在北半球冬季中高緯度地區(qū)，太陽高度角很低，照明差，圖片色調(diào)十分灰暗。又如衛(wèi)星在早晨或傍很低，照明差，圖片色調(diào)十分灰暗。又如衛(wèi)星在早晨或傍晚觀測(cè)，太陽高度角也很低，圖片色調(diào)也很暗。晚觀測(cè)，太陽高度角也很低，圖片色調(diào)也很暗。對(duì)于同對(duì)于同圖片

11、上的各個(gè)點(diǎn)的太陽高度角也不同，如是上午的云圖，圖片上的各個(gè)點(diǎn)的太陽高度角也不同，如是上午的云圖，圖片右半側(cè)圖片右半側(cè)( (東面一側(cè)東面一側(cè)) )的太陽高度角較高，色調(diào)明亮，而的太陽高度角較高，色調(diào)明亮，而左半側(cè)，太陽高度角低，色調(diào)較暗左半側(cè)，太陽高度角低，色調(diào)較暗。n反之也可以根據(jù)這一特點(diǎn)判斷云圖的觀測(cè)時(shí)刻，是否是可反之也可以根據(jù)這一特點(diǎn)判斷云圖的觀測(cè)時(shí)刻，是否是可見光云圖見光云圖。n對(duì)于靜止衛(wèi)星中午的云圖，整個(gè)觀測(cè)區(qū)的光照條件較好，物像間的反差明顯，圖片明亮。 日日 變變 化化 FY88.9.6.22：08 VIS太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響半邊亮半邊

12、暗半邊亮半邊暗太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響太陽高度角對(duì)可見光云圖上色調(diào)的影響1975年8月14日9：00（UTC）的可見光圖像TARCDL青海湖青海湖可見光云圖解釋中存在的問題可見光云圖解釋中存在的問題1 區(qū)分云與地面雪蓋：都較為白亮，容易混淆區(qū)分云與地

13、面雪蓋：都較為白亮，容易混淆因此關(guān)于地表狀況的地理知識(shí)在云圖解釋中極其重要。因此關(guān)于地表狀況的地理知識(shí)在云圖解釋中極其重要。山脈上覆蓋的積雪在黑色無雪的山谷襯托下表現(xiàn)出白色山脈上覆蓋的積雪在黑色無雪的山谷襯托下表現(xiàn)出白色和樹枝狀。另外，與云不同，地面雪蓋是準(zhǔn)靜止的，利和樹枝狀。另外，與云不同，地面雪蓋是準(zhǔn)靜止的，利用動(dòng)畫顯示的圖像可以區(qū)分用動(dòng)畫顯示的圖像可以區(qū)分2 小塊云小塊云當(dāng)衛(wèi)星的視場(chǎng)中充滿了小而碎的積云時(shí)，輻射一部分來當(dāng)衛(wèi)星的視場(chǎng)中充滿了小而碎的積云時(shí)，輻射一部分來自云的發(fā)射和散射，另一部分來自地表的自云的發(fā)射和散射，另一部分來自地表的，如果云，如果云塊的分辨率比衛(wèi)星輻射小，圖像的色調(diào)將

14、被平滑，而不塊的分辨率比衛(wèi)星輻射小，圖像的色調(diào)將被平滑，而不像一般情況下看到的對(duì)流云那么亮像一般情況下看到的對(duì)流云那么亮3 薄云薄云薄云的反照率比較低，在可見光圖像中不表現(xiàn)為很亮薄云的反照率比較低，在可見光圖像中不表現(xiàn)為很亮的色調(diào)，人們也許會(huì)低估黑色地表上的云覆蓋。薄云的色調(diào)，人們也許會(huì)低估黑色地表上的云覆蓋。薄云也能把來自比它們更低的云或地表的光散射到衛(wèi)星上，也能把來自比它們更低的云或地表的光散射到衛(wèi)星上，于是圖像就變成來自不同高度層光線的混合圖像。因于是圖像就變成來自不同高度層光線的混合圖像。因此，在高反照率的地表沙漠之上的薄云看起來會(huì)非常此，在高反照率的地表沙漠之上的薄云看起來會(huì)非常厚和

15、亮，給人們帶來錯(cuò)覺；而在低反射的洋面上薄云厚和亮，給人們帶來錯(cuò)覺；而在低反射的洋面上薄云看起來比較灰暗?？雌饋肀容^灰暗。2、紅外云圖的基本特點(diǎn)、紅外云圖的基本特點(diǎn) 衛(wèi)星在固定軌道用衛(wèi)星在固定軌道用SR對(duì)地球和大氣進(jìn)行掃描，對(duì)地球和大氣進(jìn)行掃描，觀測(cè)觀測(cè)掃描點(diǎn)上發(fā)射的（長波）紅外輻射掃描點(diǎn)上發(fā)射的（長波）紅外輻射強(qiáng)度，強(qiáng)度，由于發(fā)射的紅外輻射強(qiáng)度的不同而得到云和由于發(fā)射的紅外輻射強(qiáng)度的不同而得到云和地表的分布圖像，就是紅外圖像地表的分布圖像，就是紅外圖像在紅外波段在紅外波段10.5-12.5m范圍內(nèi)，衛(wèi)星接范圍內(nèi)，衛(wèi)星接收到的輻射僅與溫度有關(guān)，收到的輻射僅與溫度有關(guān)，物體的溫度越高，物體的溫度越

16、高，衛(wèi)星接收的輻射就越大；溫度越低，輻射越衛(wèi)星接收的輻射就越大；溫度越低，輻射越小。在紅外云圖中，輻射大的用暗的色調(diào)表小。在紅外云圖中，輻射大的用暗的色調(diào)表示，輻射越小，色調(diào)越白。示，輻射越小，色調(diào)越白。紅外云圖是一幅亮度溫度分布圖紅外云圖是一幅亮度溫度分布圖，即將衛(wèi)星觀測(cè)到的輻射看成是普朗克黑體輻射，并據(jù)此算出溫度（Tbb-亮度溫度）。根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)表明，大多數(shù)云的發(fā)射率為0.75左右，由衛(wèi)星觀測(cè)值按普朗克公式算出的溫度在考慮到溫度高低和視角的大小后需加需加5-10K的訂正，計(jì)算的云頂高度比實(shí)的訂正，計(jì)算的云頂高度比實(shí)際的高際的高1km左右左右。即實(shí)際的表面溫度與亮度溫度間的關(guān)系為 Ts =

17、Tbb + T ，式中Ts 是實(shí)際的表面溫度，T是大氣訂正溫度。由于地表和大氣溫度隨季節(jié)和溫度而變，所以紅外云圖的由于地表和大氣溫度隨季節(jié)和溫度而變，所以紅外云圖的色調(diào)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：色調(diào)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1） 紅外云圖上地面、云面的色調(diào)隨緯度和季度而變化 從赤道到極地，色調(diào)越來越（白從赤道到極地，色調(diào)越來越（白 ）；在冬季熱帶和副熱）；在冬季熱帶和副熱帶地區(qū)，地表面和高云的溫度差可達(dá)帶地區(qū)，地表面和高云的溫度差可達(dá)100100C C以上，所以在云以上，所以在云圖上有明顯的反差，但在大陸極地區(qū)域，地表面和高云的圖上有明顯的反差，但在大陸極地區(qū)域，地表面和高云的溫度差不到溫度差不到2020C C

18、，在紅外云圖上只有很小的色調(diào)反差，不在紅外云圖上只有很小的色調(diào)反差，不易將云和冷地表區(qū)別開，云的類型也難以區(qū)分。易將云和冷地表區(qū)別開，云的類型也難以區(qū)分。 2） 紅外云圖上水面與陸地色調(diào)的變化 在冬季中高緯度地區(qū)，海面溫度高于陸地溫度，因此海在冬季中高緯度地區(qū)，海面溫度高于陸地溫度，因此海面色調(diào)比陸地要（暗），但在夏季，尤其在白天，陸地溫面色調(diào)比陸地要（暗），但在夏季，尤其在白天，陸地溫度高于海面溫度，因此海面色調(diào)比陸地要（白）。如果陸度高于海面溫度，因此海面色調(diào)比陸地要（白）。如果陸地與水面的溫度相近，則它們的色調(diào)相近，水陸界線不分地與水面的溫度相近，則它們的色調(diào)相近，水陸界線不分明。明。

19、使用紅外云圖需要注意的事項(xiàng)使用紅外云圖需要注意的事項(xiàng) : (1)在夜間很難觀測(cè)到低云和霧在夜間很難觀測(cè)到低云和霧，因?yàn)榈驮坪挽F，因?yàn)榈驮坪挽F的溫度與地表溫度十分接近；的溫度與地表溫度十分接近； (2) (2) 對(duì)于超過幾百米厚而密實(shí)的云層，衛(wèi)星測(cè)對(duì)于超過幾百米厚而密實(shí)的云層，衛(wèi)星測(cè)量的輻射主要來自云面量的輻射主要來自云面，由此可以直接估算云頂，由此可以直接估算云頂溫度或高度。但溫度或高度。但對(duì)薄云或未能充滿視場(chǎng)的云單體，對(duì)薄云或未能充滿視場(chǎng)的云單體，衛(wèi)星測(cè)量的輻射是云體和地表發(fā)射輻射的總和衛(wèi)星測(cè)量的輻射是云體和地表發(fā)射輻射的總和，由此推算的云頂溫度比實(shí)際的要暖，估算的云頂由此推算的云頂溫度比實(shí)

20、際的要暖，估算的云頂高度比實(shí)際的要低。（高度比實(shí)際的要低。（例子：例子：P203P203圖圖5-35-3） 視場(chǎng)的影響（3）大氣吸收對(duì)估算云頂溫度和地面溫度的影響大氣吸收對(duì)估算云頂溫度和地面溫度的影響。 在10.5-12.5m大氣窗通道內(nèi)，有少量的CO2和H2O對(duì)地面、云面發(fā)射的紅外輻射的少量吸收，及其以自身溫度發(fā)射的紅外輻射，從而使得衛(wèi)星觀測(cè)到的輻射比實(shí)際從而使得衛(wèi)星觀測(cè)到的輻射比實(shí)際的要小的要小，尤其在以下三種情況： a a）在紅外云圖的兩邊部分較明顯，因?yàn)檩椛渎窂降脑诩t外云圖的兩邊部分較明顯，因?yàn)檩椛渎窂降脑鲩L使得吸收氣體含量加大，從而吸收增加；增長使得吸收氣體含量加大，從而吸收增加；

21、b b）在熱帶地區(qū)大氣水汽含量大，吸收也強(qiáng)；在熱帶地區(qū)大氣水汽含量大，吸收也強(qiáng)； c c）從垂直方向而言，大氣中的水汽主要集中在低層，從垂直方向而言，大氣中的水汽主要集中在低層，低空的水汽吸收較大氣高層要大得多，對(duì)衛(wèi)星估算低云面低空的水汽吸收較大氣高層要大得多，對(duì)衛(wèi)星估算低云面的溫度影響較大的溫度影響較大（P210圖5-4）。光學(xué)路徑的影響另一值得注意的現(xiàn)象是：當(dāng)大氣中存在逆溫層另一值得注意的現(xiàn)象是：當(dāng)大氣中存在逆溫層時(shí)，層云和霧在紅外圖像上表現(xiàn)比地表還暗，時(shí)，層云和霧在紅外圖像上表現(xiàn)比地表還暗，出現(xiàn)所謂出現(xiàn)所謂“黑霧黑霧”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。（4）根據(jù)衛(wèi)星紅外輻射所作出的根據(jù)衛(wèi)星紅外輻射所作出的

22、“地面溫度地面溫度”估計(jì)是地球表面的溫度，通常和天氣學(xué)意義上估計(jì)是地球表面的溫度，通常和天氣學(xué)意義上“地面大氣溫度地面大氣溫度”有幾度的偏差有幾度的偏差. .3、可見光云圖和紅外云圖的比較可見光云圖和紅外云圖的比較n可見光云圖上的色調(diào)決定于物體的反照率和太陽高度角，可見光云圖上的色調(diào)決定于物體的反照率和太陽高度角，而紅外云圖上的色調(diào)決定于物體的溫度。（表而紅外云圖上的色調(diào)決定于物體的溫度。（表5-35-3、圖、圖5-55-5） 可見光云圖中的可見光云圖中的E處色調(diào)很暗處色調(diào)很暗,因?yàn)樘柛叨冉翘投庹詹蛔阋驗(yàn)樘柛叨冉翘投庹詹蛔?在紅外云圖中在紅外云圖中E處顯較淺的色調(diào)處顯較淺的色調(diào),由

23、于已是深秋時(shí)刻由于已是深秋時(shí)刻,地表溫度地表溫度較低。在較低。在VIS上上,往東南方往東南方,太陽高度角越大太陽高度角越大,云色調(diào)越白云色調(diào)越白;在在IR上上,越往南越往南,溫度越高溫度越高,色調(diào)越暗。色調(diào)越暗。EAMBEAMB1974年3月30日8:30 NOAA-4的可見光（可見光（a）和紅外（紅外（b）圖像A: 渤海；渤海；B：黃土高原和內(nèi)蒙古的毛烏素沙地；：黃土高原和內(nèi)蒙古的毛烏素沙地；C：我國東北地區(qū)冷渦云系；：我國東北地區(qū)冷渦云系；D：熱帶地區(qū)菲律賓；：熱帶地區(qū)菲律賓；中國大陸南方和太平洋上冷鋒云系，在中國大陸南方和太平洋上冷鋒云系，在IR上亮度不均勻，上亮度不均勻，F(xiàn)b和和Fc處

24、暗，中低云；處暗，中低云；E和和Fa處與處與VIS一樣一樣白亮，說明該處云系垂直發(fā)展旺盛，天氣強(qiáng)烈。顯示了紅外云圖垂直分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。白亮，說明該處云系垂直發(fā)展旺盛，天氣強(qiáng)烈。顯示了紅外云圖垂直分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。4、3.7m短波紅外云圖的特點(diǎn)短波紅外云圖的特點(diǎn) 獨(dú)具的特征：位于反射太陽輻射及地球和云所獨(dú)具的特征：位于反射太陽輻射及地球和云所發(fā)射的輻射之間的小重疊區(qū)中。夜間，沒有太發(fā)射的輻射之間的小重疊區(qū)中。夜間，沒有太陽輻射的貢獻(xiàn)，這一通道的輻射同標(biāo)準(zhǔn)的紅外陽輻射的貢獻(xiàn)，這一通道的輻射同標(biāo)準(zhǔn)的紅外波段輻射一樣來源于地球，白天，來自太陽和波段輻射一樣來源于地球，白天，來自太陽和地球的輻射混合在一起

25、，以太陽輻射所占份額地球的輻射混合在一起，以太陽輻射所占份額為主。為主。3.7m譜段是電磁波譜的中紅外波段，它相對(duì)譜段是電磁波譜的中紅外波段，它相對(duì)于于10m譜段，波長要短，所以常稱紅外云圖譜段，波長要短，所以常稱紅外云圖(或稱中紅外云圖或稱中紅外云圖)。在這一譜段，由于大氣的透明度很高，大氣吸收對(duì)估算表面溫度的影響小，能較精確地測(cè)量表面溫度，所以其最初目的是用于探測(cè)海面溫度，后來發(fā)現(xiàn)這一波段處在森林火溫(800K)的最大輻射波長處，所以用它監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)很有用它監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)很有用。此外用它對(duì)于監(jiān)測(cè)夜它對(duì)于監(jiān)測(cè)夜間的霧區(qū)特別有用間的霧區(qū)特別有用。但是在白天觀測(cè)在這一通道測(cè)量的輻射有地面和云面反射

26、太陽輻射及地面云面發(fā)有地面和云面反射太陽輻射及地面云面發(fā)射的短波紅外輻射射的短波紅外輻射，這兩種不同輻射源的輻射對(duì)于識(shí)別物像造成困難，但是短波紅外云圖在監(jiān)測(cè)低云和卷云等方面有它獨(dú)有的功能。1) 白天白天3.7m 短波紅外云圖的特點(diǎn)：短波紅外云圖的特點(diǎn)： 在白天，衛(wèi)星在355393 m通道描測(cè)量的輻射包含有物體自身發(fā)射的紅外輻射和反射的太陽輻射，將輻射轉(zhuǎn)換成云圖時(shí)，它與可見光云圖剛好相反，所以將37m 短波紅外云圖與可見光云圖作比較時(shí)，出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，它的特點(diǎn)主要有： 海洋、湖泊和河流等水面對(duì)太陽輻射的反射小，在海洋、湖泊和河流等水面對(duì)太陽輻射的反射小，在云圖上呈較白的色調(diào)；而巖石、沙漠和干燥的土

27、壤云圖上呈較白的色調(diào)；而巖石、沙漠和干燥的土壤地區(qū)反射太陽輻射較大，呈較暗的色調(diào)地區(qū)反射太陽輻射較大，呈較暗的色調(diào)； 層云（霧）、層積云等反照率較大的中低云表現(xiàn)層云（霧）、層積云等反照率較大的中低云表現(xiàn)為較暗的色調(diào)，比陸面的色調(diào)還要暗為較暗的色調(diào)，比陸面的色調(diào)還要暗 對(duì)于上午的短波紅外云圖，由于東半面反射的太陽對(duì)于上午的短波紅外云圖，由于東半面反射的太陽輻射較西半面大，故圖像東半面的色調(diào)要比西半面的輻射較西半面大，故圖像東半面的色調(diào)要比西半面的要暗；要暗； 積雪、海冰都表現(xiàn)為暗黑色；積雪、海冰都表現(xiàn)為暗黑色； 在白天短波紅外圖上的景象豐富，海陸界線清楚。在白天短波紅外圖上的景象豐富，海陸界線清

28、楚。 短波紅外通道的主要優(yōu)點(diǎn)是：短波紅外通道的主要優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)溫準(zhǔn)確度高。測(cè)溫準(zhǔn)確度高。 LGSE鋒面云系，由于冰晶和水組鋒面云系，由于冰晶和水組成的云粒子完全吸收成的云粒子完全吸收3.7um輻射，與可見光圖像正好相輻射，與可見光圖像正好相反反低壓低壓耀斑耀斑2）利用短波紅外云圖識(shí)別夜間霧和層云）利用短波紅外云圖識(shí)別夜間霧和層云在夜間，短波紅外云圖特征與長波紅外云圖一樣，即輻射越大，色調(diào)越暗，輻射越小，色調(diào)越淺。如如果采用增強(qiáng)方法，提高暖端的分辨率，就能識(shí)別低果采用增強(qiáng)方法，提高暖端的分辨率，就能識(shí)別低云（層云和霧），實(shí)現(xiàn)紅外云圖難以完成的工作。云（層云和霧），實(shí)現(xiàn)紅外云圖難以完成的工作。在在3

29、.7m的短波紅外通道，地面的發(fā)射率近似為的短波紅外通道，地面的發(fā)射率近似為1，而云的，而云的發(fā)射率小于發(fā)射率小于1，即使很厚的云，其發(fā)射率也只有，即使很厚的云，其發(fā)射率也只有0.9，所以，所以，當(dāng)?shù)孛媾c低云具有相同的溫度時(shí)，衛(wèi)星接收的低云發(fā)射的輻當(dāng)?shù)孛媾c低云具有相同的溫度時(shí)，衛(wèi)星接收的低云發(fā)射的輻射比地面發(fā)射的輻射要小，這樣就可以把低云與地表區(qū)分開，射比地面發(fā)射的輻射要小，這樣就可以把低云與地表區(qū)分開，由此算出低云的溫度比地面要低幾度，在云圖上低云的色調(diào)由此算出低云的溫度比地面要低幾度，在云圖上低云的色調(diào)比地面淺。比地面淺。（P208，圖5-7）。3）利用短波紅外云圖區(qū)別白天積雪上的低云）利用

30、短波紅外云圖區(qū)別白天積雪上的低云 在白天的可見光云圖上，低云的色調(diào)與積雪的在白天的可見光云圖上，低云的色調(diào)與積雪的色調(diào)十分相近，都呈較白的色調(diào)，很難區(qū)分它色調(diào)十分相近，都呈較白的色調(diào)，很難區(qū)分它們；但在短波紅外云圖上，低云的反照率明顯們；但在短波紅外云圖上，低云的反照率明顯高于積雪，低云呈現(xiàn)很暗的色調(diào)，積雪呈較淺高于積雪，低云呈現(xiàn)很暗的色調(diào)，積雪呈較淺的色調(diào)。的色調(diào)。（P214，圖圖5-8） 5 5 水汽圖像水汽圖像 n 衛(wèi)星測(cè)量以衛(wèi)星測(cè)量以5.75.77.37.3m（6.7m6.7m為中心）的為中心）的水汽強(qiáng)烈吸水汽強(qiáng)烈吸收帶收帶的輻射能，在這吸收帶內(nèi)，水汽一面吸收來自下面的輻射，同的輻射能

31、，在這吸收帶內(nèi)，水汽一面吸收來自下面的輻射，同時(shí)又以自身溫度再發(fā)射時(shí)又以自身溫度再發(fā)射6.7m6.7m紅外輻射。如果大氣中水汽含量愈多，紅外輻射。如果大氣中水汽含量愈多，吸收來自下面的紅外輻射愈多，能到達(dá)衛(wèi)星的紅外輻射能就愈少，吸收來自下面的紅外輻射愈多，能到達(dá)衛(wèi)星的紅外輻射能就愈少，其亮溫也就低，水汽圖上色調(diào)愈白；相反，如果大氣中水汽含量愈其亮溫也就低，水汽圖上色調(diào)愈白；相反，如果大氣中水汽含量愈少，下面的少，下面的6.7m6.7m紅外輻射可能透過很干的大氣層到達(dá)衛(wèi)星的紅外紅外輻射可能透過很干的大氣層到達(dá)衛(wèi)星的紅外輻射能就多，其亮溫也就高，水汽圖上色調(diào)愈黑。氣象衛(wèi)星測(cè)量輻射能就多，其亮溫也就

32、高，水汽圖上色調(diào)愈黑。氣象衛(wèi)星測(cè)量6.7m6.7m的紅外輻射能主要受大氣中的紅外輻射能主要受大氣中水汽含量水汽含量、水汽在垂直方向中的水汽在垂直方向中的位置位置和和水汽層的溫度水汽層的溫度等三個(gè)因素影響。必須指出，水汽在普通濃度等三個(gè)因素影響。必須指出，水汽在普通濃度下對(duì)紅外輻射是半透明，一般說到達(dá)衛(wèi)星的水汽輻射不是來自某一下對(duì)紅外輻射是半透明，一般說到達(dá)衛(wèi)星的水汽輻射不是來自某一個(gè)面或某一層，而是來自一定厚度的各層次中，對(duì)個(gè)面或某一層，而是來自一定厚度的各層次中，對(duì)6.7m6.7m譜段水汽譜段水汽圖像只能提供大氣的中、上層水汽分布信息。其中在圖像只能提供大氣的中、上層水汽分布信息。其中在400hPa400hPa附近氣附近氣層內(nèi)濕度差異，引起層內(nèi)濕度差異，引起6.7m6.7m譜段到達(dá)衛(wèi)星的凈輻射能相應(yīng)差異也就譜