卫星气象学课程
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卫星气象学气象卫星观测系统ppt课件
1
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
卫星气象学课件：第5章 卫星云图分析基础0-1
5、微波（MV）图像，即地气系统在微波段（1mm~10cm; 3~300GHz）发射及散射辐射的图像，微波的频率范围较宽， 常用的有19、22、37、85GHz等频率的水平和垂直极化通 道，业务上常用的微波图像大多是由多通道组合反演得到的 产品图像
卫星云图分析的主要内容有：
1) 区分不同通道的云图，即是可见光还是红外云图？
27
表5.1是各种云和地面目标物体的反照率，
可见：
①水面的反照率最低，厚的积雨云最大； ②积雪与云的反照率十分接近，所以仅从可见 光云图上的色调难以区别云和积雪； ③薄卷云与晴天积云、沙地的反照率也很接近， 也不易区别它们。
太阳耀斑区
水体反照率小在云图 上呈黑色。但是，如果太 阳光从水面单向反射到卫 星仪器内，在可见光云图 上会出现一片色调较浅的 区域，或是小而明亮的区， 这些区称做太阳耀斑区； 它表明水面有微波或水面 平静。
可见光图像的黑白程度表示地球和大气中各种云对可 见的太阳光的反射辐射强度（主要决定于物体的反射 率），故其观测原理与照相原理相似。
较黑色调代表低亮度（低反照率辐射强度）
较亮色调……
L
L ()
E ()sun
其中Eλ（∞）是入射大气顶的辐射，通常可以当作定值， ρL（λ）地面反照率，μsun是太阳天顶角的余弦。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
青海湖
L
CR A
D T
1975年8月14日9：00（UTC）的可见光图像
可见光云图解释中存在的问题
1 区分云与地面雪盖：都较为白亮，容易混淆
…因此关于地表状况的地理知识在云图解释中极其重要。 山脉上覆盖的积雪在黑色无雪的山谷衬托下表现出白色 和树枝状。另外，与云不同，地面雪盖是准静止的，利 用动画显示的图像可以区分
卫星云图分析的主要内容有：
1) 区分不同通道的云图，即是可见光还是红外云图？
27
表5.1是各种云和地面目标物体的反照率，
可见：
①水面的反照率最低，厚的积雨云最大； ②积雪与云的反照率十分接近，所以仅从可见 光云图上的色调难以区别云和积雪； ③薄卷云与晴天积云、沙地的反照率也很接近， 也不易区别它们。
太阳耀斑区
水体反照率小在云图 上呈黑色。但是，如果太 阳光从水面单向反射到卫 星仪器内，在可见光云图 上会出现一片色调较浅的 区域，或是小而明亮的区， 这些区称做太阳耀斑区； 它表明水面有微波或水面 平静。
可见光图像的黑白程度表示地球和大气中各种云对可 见的太阳光的反射辐射强度（主要决定于物体的反射 率），故其观测原理与照相原理相似。
较黑色调代表低亮度（低反照率辐射强度）
较亮色调……
L
L ()
E ()sun
其中Eλ（∞）是入射大气顶的辐射，通常可以当作定值， ρL（λ）地面反照率，μsun是太阳天顶角的余弦。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
青海湖
L
CR A
D T
1975年8月14日9：00（UTC）的可见光图像
可见光云图解释中存在的问题
1 区分云与地面雪盖：都较为白亮，容易混淆
…因此关于地表状况的地理知识在云图解释中极其重要。 山脉上覆盖的积雪在黑色无雪的山谷衬托下表现出白色 和树枝状。另外，与云不同，地面雪盖是准静止的，利 用动画显示的图像可以区分
卫星气象学课件：第6章 中纬度天气系统的卫星云图分析3
第六章 中纬度天气系统的 卫星云图分析-3
第三节 卫星云图分析高空天气系统
一、利用卫星云图分析500hPa槽线
在高空槽线的前后，大气的垂直运动和气流方 向有明显的改变，反映在云系上也明显不同， 我们根据高空槽前后云系分布的差异就能定出 高空槽线的位置。
1、由逗点云系或积云变稠密区确定槽线
逗点云系发展阶段不同，槽线确定的方法也不完全相同。 一般有以下几种情况： ①逗点云系初生时槽线的确定：逗点云系初生时，只表 现为“S”形的后边界，这时的槽线定在云系的后边界处； ②逗点云成熟时槽线位置：如图6．28(a)，逗点云系成 熟时常表现成尺度较大的涡旋结构和尾部云带， 这时槽线定在涡旋中心到尾部 云带的断裂处；
2、云贵－华南地区的南支槽云系
三、青藏高原上的切变云系
1、春季青藏高原上的切变线云系 南槽北脊反相形势 两高压形势下的切变线云系 锋面切变线云系
2、夏季青藏高原上的切变线云系 暖高压南侧的切变线云系 两高压间的切变线云系
四、卫星云图识别高空高压脊线
1、狭脊(南北幅度很大的脊)
当大气环流盛行经向环流时，就出现深槽狭脊，高空 脊的南北幅度很大，东西方向的宽度很窄，所以称它为 狭脊。在狭脊的脊线附近，垂直运动符号有急剧变化， 脊前为下沉运动，脊后为上升运动，所以云一过脊线就 立即消失，因此脊线的东面是少云或无云区，与狭脊相 联的云区比较窄，南北幅度较大，脊线的位置就定在云 带的前边界或靠前一点的地方。有时候，脊前的下沉运 动特别明显，尤其是当出现阻塞高压的情形中，高空高 压脊线定在云带前面几个经度的地方。(分析图册5-8中 的图5-19)
①大振幅盾状卷云区(深槽)： 云系的南北幅度也大，云带的北 端表现为反气旋弯曲的卷云带， 槽线定在云带后界或靠后的地方；
第三节 卫星云图分析高空天气系统
一、利用卫星云图分析500hPa槽线
在高空槽线的前后，大气的垂直运动和气流方 向有明显的改变，反映在云系上也明显不同， 我们根据高空槽前后云系分布的差异就能定出 高空槽线的位置。
1、由逗点云系或积云变稠密区确定槽线
逗点云系发展阶段不同，槽线确定的方法也不完全相同。 一般有以下几种情况： ①逗点云系初生时槽线的确定：逗点云系初生时，只表 现为“S”形的后边界，这时的槽线定在云系的后边界处； ②逗点云成熟时槽线位置：如图6．28(a)，逗点云系成 熟时常表现成尺度较大的涡旋结构和尾部云带， 这时槽线定在涡旋中心到尾部 云带的断裂处；
2、云贵－华南地区的南支槽云系
三、青藏高原上的切变云系
1、春季青藏高原上的切变线云系 南槽北脊反相形势 两高压形势下的切变线云系 锋面切变线云系
2、夏季青藏高原上的切变线云系 暖高压南侧的切变线云系 两高压间的切变线云系
四、卫星云图识别高空高压脊线
1、狭脊(南北幅度很大的脊)
当大气环流盛行经向环流时，就出现深槽狭脊，高空 脊的南北幅度很大，东西方向的宽度很窄，所以称它为 狭脊。在狭脊的脊线附近，垂直运动符号有急剧变化， 脊前为下沉运动，脊后为上升运动，所以云一过脊线就 立即消失，因此脊线的东面是少云或无云区，与狭脊相 联的云区比较窄，南北幅度较大，脊线的位置就定在云 带的前边界或靠前一点的地方。有时候，脊前的下沉运 动特别明显，尤其是当出现阻塞高压的情形中，高空高 压脊线定在云带前面几个经度的地方。(分析图册5-8中 的图5-19)
①大振幅盾状卷云区(深槽)： 云系的南北幅度也大，云带的北 端表现为反气旋弯曲的卷云带， 槽线定在云带后界或靠后的地方；
《卫星气象学》第3章-2
处单位时间内、单位面积上所接受的能量为：
2 S0 rearth S0 Q 2 4 rearth 4
3
地球截获的太阳辐射
大气顶处的太阳辐射
地球轨道偏心率平均为 0.017，变化很小；日地平均距离的平方对其平均值的变化为 3.3%。考虑这些因素，达到大气顶的辐射通量密度可表示为：
F S0
被地表反射的太阳辐射与物体的反照率和太阳高度角有关
20
①
地面反照率（地面及其覆盖物）
物体的反照率随波长、地面颜色、干湿度、粗糙度而变。
21
因子 裸地 土壤粒子
土壤水分
影响 土壤粒子的减小会导致地面反照率的增大
一般来讲，湿度增加，反照率减小；当湿度达到一定 值时，反照率将缓慢减小；当土壤达到吸湿极限时， 反照率几乎不变。 谱段（可见光谱段、近红外谱段及中红外区）不同， 反照率也有明显的不同 积雪的反照率在可见光波段（0.6~0.7μm）接近100%， 大约从0.8μm开始直到红外波段（1.5~2.0μm）降到几乎 0。 新的雪要比陈的雪有更大的反照率。因此在其他条件 相同的情况下，可以由积雪的亮度估算积雪的时间。 对于深度小于20cm的积雪，地表降低雪的反照率，雪 越薄越明显。可利用该点区别积雪区的深度。
加热作用 吸收紫外线转化为热能加热大气
温室气体的作用 对流层上部和平流层底部，臭氧减少会产生地面 气温下降的动力
15
南极臭氧层空洞： 1985年，英国南极考察队在60°S地区观测发现 臭氧层空洞，引起世界各国极大关注 。 1986年，美国宇航局（NASA）观测到南极臭 氧层空洞。 破环机理： 极地平流层云（PSCs）对南极臭氧层空洞的形成是至关重要的。 南极特殊的环境（高山）和气候状况，造成了南极冬季的极地旋涡， 极地旋涡内的持续低温使凝结的水蒸气和 HNO3滞留形成 PSCs，使 得ClONO2和HCl等物质（氟氯烃）不断积聚其中。当春季来临(9月
2 S0 rearth S0 Q 2 4 rearth 4
3
地球截获的太阳辐射
大气顶处的太阳辐射
地球轨道偏心率平均为 0.017，变化很小；日地平均距离的平方对其平均值的变化为 3.3%。考虑这些因素，达到大气顶的辐射通量密度可表示为：
F S0
被地表反射的太阳辐射与物体的反照率和太阳高度角有关
20
①
地面反照率（地面及其覆盖物）
物体的反照率随波长、地面颜色、干湿度、粗糙度而变。
21
因子 裸地 土壤粒子
土壤水分
影响 土壤粒子的减小会导致地面反照率的增大
一般来讲，湿度增加，反照率减小；当湿度达到一定 值时，反照率将缓慢减小；当土壤达到吸湿极限时， 反照率几乎不变。 谱段（可见光谱段、近红外谱段及中红外区）不同， 反照率也有明显的不同 积雪的反照率在可见光波段（0.6~0.7μm）接近100%， 大约从0.8μm开始直到红外波段（1.5~2.0μm）降到几乎 0。 新的雪要比陈的雪有更大的反照率。因此在其他条件 相同的情况下，可以由积雪的亮度估算积雪的时间。 对于深度小于20cm的积雪，地表降低雪的反照率，雪 越薄越明显。可利用该点区别积雪区的深度。
加热作用 吸收紫外线转化为热能加热大气
温室气体的作用 对流层上部和平流层底部，臭氧减少会产生地面 气温下降的动力
15
南极臭氧层空洞： 1985年，英国南极考察队在60°S地区观测发现 臭氧层空洞，引起世界各国极大关注 。 1986年，美国宇航局（NASA）观测到南极臭 氧层空洞。 破环机理： 极地平流层云（PSCs）对南极臭氧层空洞的形成是至关重要的。 南极特殊的环境（高山）和气候状况，造成了南极冬季的极地旋涡， 极地旋涡内的持续低温使凝结的水蒸气和 HNO3滞留形成 PSCs，使 得ClONO2和HCl等物质（氟氯烃）不断积聚其中。当春季来临(9月
卫星气象学气象卫星遥感大气的基本原理
? ? L ? 1
? 2?
L(? ,? )sin ? d? d?
4? 0 0
若辐射是轴对称的，则上式为
? 1
L?
?
L (? ) sin ? d ?
20
由L（n）=?3Q/?A?t?? =?2? /?A?? =?F/?? 式辐射通量 密度与辐射率的关系为
?? ?? ? 2? r
? 2? r
F ? ?0 ?0 L s cos? d? ? ?0 ?0 L s cos? sin? d? d?
? n= ?/n波在介质的波长。
n=（?r/? r）1/2介质折射指数。
?r 介电常数
? r导磁率。
▲ 关系： ?f=c
f=C/ ? ? =c/f ?=1/ ? =f/c
▲ 单位：1千兆赫（GHz ）= 103兆赫（MHz ）
= 106千赫（KHz ） = 109赫（Hz ） 1米=102厘米（cm）=103毫米（mm）=106微米（? m） =109纳米（nm）
f=（ EJ ? EI）/h 电磁辐射既有波动特性，也有粒子特性。
波长较长的可见、红外线波动性表现明显； 而波长较短的r、x射线，其粒子性表现明显。 电磁辐射在空间传播时，常显示出波动性质； 电磁辐射的吸收和发射时，显示出粒子的性质。
二.基本辐射量
▲ 辐射能（Q):指电磁波携带的能量或物体发射辐射的全部
辐射源在某一方向上单位立体角内的面积
的辐射通量。
I=?? /??
若各向同性则I=? /4?
单位:瓦/球面度（W/Sr）
▲ 辐射率（辐射亮度） (L)：在单位时间内通过 垂直面元法线方向上单位面积、单位立体角的辐 射能。
在垂直法线方向： L （n）=?3Q/?A?t?? =?2? /?A?? =?F/??
卫星气象学第六章 卫星云图在天气分析中的应用
• 在我国，细胞状云系主要出现在以下两种 情况：
1）夏季我国北方高空冷涡中的细胞状云系
每当北方进入夏季，华北冷涡、东北冷涡 和西北冷涡活动频繁，在冷涡的后部（西 侧）经常有冷空气侵入，使该地区产生细 胞状云系，冷涡附近的细胞状云系有明显 的日变化，一般在中午前后由于太阳对下 垫面的加热开始形成细胞状云系，由积云 浓积云组成，到傍晚前后，这些云系中的 一些常发展成积雨云，并伴有强对流天气。
南支槽带状云系
• 2）卷云覆盖区 （图示）：当南 支槽的南北幅度 为中等或较小时， 从印度西部到青 藏高原南部地区 出现成片的卷云 区，云区中卷云 纹线或反气旋弯 曲的纤维状结构 十分清楚。
南支槽片状卷云系
• 3）对流积状云区
（图示）：有时南 支槽表现为在青藏 高原南侧出现范围 不大的积状云区， 这些云系没有一定 的型式，但时常伴 有强雷暴天气，当 这片云区移至我国 南方地区时，同样 会带来强雷暴天气
D：急流轴(粗箭头) 在叶状云的南部风 速减小， X：500hPa涡度中心 P：反转点 F：切变涡度轴线 (又称切变涡度瓣) E：平流涡度轴线 (平流涡度瓣)
最高云顶常位于斜压叶东半部上方，东半部末端将变成逗点头； 云顶向西逐渐降低，并在“V”型缺口处北边界西端有中层云顶 出现，而南边界(H处)由低云组成。地面冷锋沿着斜压叶的南 边缘，冷锋的东端位于斜压叶状云系的深厚部分的下方，有时 也可能为静止锋。
• 当强寒潮南下到洋 面时，在锋面云带 的后面会出现由积 云组成的环状、半 环状和白球状的大 片云系，这种云型 分别叫做开口细胞 状云系和闭口细胞 状云系。
• 细胞状云系不仅出现在冬季洋面上，而且 可以出现在大陆上。从冬到夏，陆地表面 曙度升高，如果一次降水以后或湖泊、河 流较多的地方有冷空气侵入，就会有细胞 状云系生成。但是在陆地上由于热容量较 小，热惯性小，所以温度变化大，细胞状 云系的变化也大，表现为明显的日变化； 同时由于陆地地形较海面复杂，细胞状云 系远不如海面上典型。
5卫星气象学_第五章
• 涡度逗点云系(b)：它是逗点云系中的中低层 • 云系，具有较强对流，降水多为阵性，常与 • 冷锋和锢囚锋相联系；
• 变形带云系(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。
• 6、斜压叶状云系 • • • • • • 斜压叶状云系是以它的外形似植物叶片 状而名。这种云系与高空西风气流中的锋生 相联系。通常，斜压叶状云系在垂直方向深 厚，地面上伴有锋生现象，并可能有地面气 旋生成。它由多层云系组成，在可见光和红 外图上都很容易看见它。
• • • • •
2)中宽脊 中等宽度脊的云型是一个前边界 不太清楚的宽云带，这是由于这类脊垂直运 动符号是逐渐改变的，以致部分云系能超过 脊线而不突然消失，往往要向下游伸展几个 经度。下图给出中等幅度脊的云型模型。
• • • •
1．带状云系 指一条大体上连续、具有明显长轴、长宽之 比至少为4：1的云系。 云区：云系的长宽比小于4:1时。
• 云带一种相对宽而连续的带状云型称为云带。 • 它具有清晰的弯曲或不弯曲的长轴，其长宽 • 之比至少为4：1，而且宽度大于1个纬距。
• 云带属天气尺度云系，常由多层云系组成， • 云种有卷状云，也有积状云和层状云。锋面、 • 赤道辐合带都表现为带状云系。
• 有时涡旋云系表现为一片密蔽的圆形云区，涡 旋中心就是云区的几何中心。
台 风
台 风 眼
东 北 锢 囚 气 旋
华 北 冷 涡
• • • • • • • • •
3、云团 云团是产生暴雨和强对流的一种中尺度 系统。通常，云团由多个积雨云、混合性云 或积云与层云相镶出现的云簇等组成，并与 卷云砧连成一片，表现为一片白亮的密实云 区。 云团的形状与大尺度环流背景以及产生 云团的扰动强度等因素有关，其形状有圆形、 准圆形、椭圆形、螺旋状等。
《卫星气象学》第1章
气象卫星 VS 卫星气象学
▲ 气象卫星: 人造星体，在宇宙空间、确定的 轨道上飞行，携带着各种气象探测仪器，以对 地球及其大气和海洋进行气象观测为目的，测 量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素 和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。
▲ 卫星气象学：如何利用气象卫星探测各种 气象要素，并将探测资料应用于大气科学的一 门学科。
卫星观测与地面观测站互补
观测地点: 青藏高原、沙漠、海洋、南北极 观测方式： 自上而下、高瞻远瞩 观测仪器： 全球同一（统一）仪器观测
卫星观测与海洋观测站互补
海洋气象观测相对缺乏：我国 300 多万平 方公里的海域基本上没有地基和空基观测 系统。海洋气象观测是我国观测最薄弱系 统之一。
被卫星包围的地球
火情监测
国家卫星气象中心利用风云一 号 、 风 云 二 号 、 NOAA 、 EOS/MODIS等卫星资料监测全 国及周边地区的森林、草原火 情，提取火点、过火区等信息， 制作生成火情监测多通道合成 彩色图像、专题图像、火点信 息列表等各类火情监测产品， 及时向森林、草原防火部门和 气象系统火险天气预报部门传 送，为有关领导和业务人员了 解火灾发展态势、制订防火、 扑火决策，分析火险天气提供 了大量信息，已成为农业部草 原火灾应急预案中的草原火情 信息主要来源。
缺点：不能达到高频次观测能力
结论 极轨和静止轨道平台是宇宙自然法则约 束的两个地球观测的天然平台。 互为补充，协调发展，缺一不可！
章节内容
卫星遥感的意义和内容
气象卫星遥感探测的特点 卫星资料的应用 卫星发展概况
卫星遥感观测资料的应用领域
▲ 大气科学
▲ 林业遥感 ▲ 军事气象
静止气象卫星一般每 20分钟左右即可获得一次观测资料，还可用更短 的时间间隔（5～15分钟）取得较小范围的观测资料，对于监视灾害性天 气系统特别有利。 极轨气象卫星在经过地面台站上空 10 多分钟内，可获得 1000多万平方 公里的资料。
4卫星气象学第四章云图识别
• 识别云的判据 • 结构形式 范围大小 • 色调 暗影
边界形状 纹理
• • • • • • • • •
一、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 同明暗程度物像点的分布式样，这些物像点的 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、波状等。
• • •• • • • • • • •
③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； ④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，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。
• • • • • • • • •
三、边界形状 根据不同的边界可以判别各类物像。 云的边界形状：直线、圆形、扇形，呈气旋 性/反气旋性弯曲、整齐和不整齐。 层云和雾的边界—整齐光滑， 积云和浓积云的边界—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。
台 风
台 风 眼
东 北 锢 囚 气 旋
华 北 冷 涡
• • • • • • • • • •
四、色调 色调（亮度或灰度）：指卫星云图上物像 的明暗程度。 不同通道图像上的色调代表的意义不同。 可见光云图上的色调与物像的反照率、太阳高 度角有关。 云的色调与它的厚度、成分(水滴或冰粒 子性质)和表面的光滑程度有关。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，由云的色调可以推算云的厚度。
• • • • • • •
(完整版)兰州大学《卫星气象学》第4章-美国气象卫星观测系统-3-CALIPSO+Cloudsat
缺点：由于激光雷达的波长较短，对于较厚的云层等无法穿透，因此在这 种情况下无法获得云底的信息。
分类：按运载平台分为：地基固定式激光雷达、车载激光雷达、机载激光 雷达、船载激光雷达、星载激光雷达、弹载激光雷达和手持式激光雷达等。 相对于全球观测，地基、车载以及机载激光雷达等观测范围都有限，只能 在较小的区域内进行观测。而星载激光雷达则可以实现全球观测，尤其在 海洋、南北极、沙漠等传统激光雷达难以观测的地区。
Wavelength Spectral bandwidth IFOV / Swath
645 nm 50 nm 125 m / 61 km
Imaging Infrared Radiometer (IIR)
Lidar Transmitter
Imaging Infrared Radiometer
Wavelength Spectral resolution IFOV / Swath NETD @ 210K Calibration
IR
rad1io0m503em2te/r1a3n0drad
VerticalWreFsCo:lWutiodne-Field Came3r0a - 60 m
Horizontal resolution
333 m
Lin. dynamic range
22 bits
Wide-Field Camera (WFC)
WavTehlreenegctoh-aligned instr5um32enntms:, 1064 nm
Repetition rate
20.16 Hz
ReceiveCrAtLeIlOesPc: oppoelarizatio1n.0lidmardiameter
Polarization FootprinIItR/F: OImVaging
分类：按运载平台分为：地基固定式激光雷达、车载激光雷达、机载激光 雷达、船载激光雷达、星载激光雷达、弹载激光雷达和手持式激光雷达等。 相对于全球观测，地基、车载以及机载激光雷达等观测范围都有限，只能 在较小的区域内进行观测。而星载激光雷达则可以实现全球观测，尤其在 海洋、南北极、沙漠等传统激光雷达难以观测的地区。
Wavelength Spectral bandwidth IFOV / Swath
645 nm 50 nm 125 m / 61 km
Imaging Infrared Radiometer (IIR)
Lidar Transmitter
Imaging Infrared Radiometer
Wavelength Spectral resolution IFOV / Swath NETD @ 210K Calibration
IR
rad1io0m503em2te/r1a3n0drad
VerticalWreFsCo:lWutiodne-Field Came3r0a - 60 m
Horizontal resolution
333 m
Lin. dynamic range
22 bits
Wide-Field Camera (WFC)
WavTehlreenegctoh-aligned instr5um32enntms:, 1064 nm
Repetition rate
20.16 Hz
ReceiveCrAtLeIlOesPc: oppoelarizatio1n.0lidmardiameter
Polarization FootprinIItR/F: OImVaging
卫星气象学课件：第四章 卫星观测仪器和观测要素及分辨率
图别
甚高分辨率云图（美）
泰罗斯－N云图（美）
流星云图（前苏联）
葵花云图（日本，全景）
葵花云图（日本，区域）
风云二号B云图（中国）
可见光
3.2 km 0.85 km
4 km 1.25 km
2.5 km 4 km
1.25 km
红外
7.2 km 0.85 km
4 km 15 km
5 km 7 km 5 km
3、时间分辨率：
指卫星对同一地区观测的时间间隔。如极轨卫星每12 小时对全球观测一次，静止卫星则每半小时对某一固定区 域进行一次观测。
4、几种分辨率之间的关系（相互制约）：
1）低的空间分辨率（较大瞬时视场）可以有较好的灰度 分辨率或温度分辨率和时间分辨率；
2）当仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率和仪 器的扫描速度有关，扫描速度慢，对目标物的停留时间较 长，则能接收更多的辐射能，从而具有较高的温度分辨率。 反之，则温度分辨率降低。
辐射信息 收集转递 系统
辐射能收 集的光学 系统，包 括：光栅 ，聚焦装 置等
辐射/光 电转换系 统
感应辐射 能，并将 辐射能转 换为电信 号。分量 子、热探 测器两种
电信号处 理和发送 系统
对探测 器信号 进行放 大、模 /数转 换等处 理
将处理 好的信 号发送 给天线 或记录 到存储 设备中
第一节 卫星观测仪器
第四章 卫星观测仪器和观测要素及分辨率
一、卫星观测仪器 二、卫星云图的图像表示和增强处理
掌握重点：卫星观测的空间分辨率、灰度（或 温度）分辨率和时间分辨率的概念及其相互关 系、卫星云图的增强处理方式
卫星观测仪器
扫描仪 光学系统 探测器
卫星气象学课件6-09
2．闭合细胞状云系与天气系统： 冬季，闭合细胞状云系也出现于洋面冷锋后，发生的条件和地 方与未闭合细胞状云系不同。 ①闭合细胞状云系呈球状，中央有云，四周无云或少云，从中 央到四周，云变薄，色调变暗，边界为多边形； ②闭合细胞状云系主要由层积云组成； ③闭合细胞状云系出现在高压东南象限，地面反气旋气流处； ④闭合细胞状云系出现在稳定的冷气团内。 出现细胞状云系的地方，低空都有受下垫面的加热或云顶辐射 冷却所致低空对流。未闭合细胞云系中的对流要弱，有逆温抑制对 流发展，图6．17为西北太平洋寒潮爆发形成的开口细胞状云(OP) 和闭合细胞状云系(CL)。 3．未闭合细胞状云系与闭合细胞状云系共存时的特征 冬季洋面冷锋后未闭合和闭合细胞状云系常同时出现的特点： ①未闭合细胞状云系处于气流气旋性弯曲区，闭合细胞状云系 处于气流反气旋弯曲处，过渡区是低空气流辐散区； ②高空急流穿过细胞状云系，则末闭合云系处在急流轴的冷区 一侧，闭合细胞状云系处于急流轴暖区一侧。
当相应斜压叶状云系的高空槽振幅加大时，槽后偏北气流加大，
图6．12
斜压叶状云系与逗点云系的发展
5．斜压叶状云系与逗点云间的配置 逗点云系与斜压叶状云系之间的组合常表现有以下三种情况： ①图6．13(a)逗点云系的尾部全部被斜压叶状云系所覆盖； ②图6．13(b)逗点云系的尾部部分被斜压叶状云系覆盖； ③图6．13(c)逗点云系与斜压叶状云系全部分离，逗点云位于斜压 云带的北侧，且其尾部云与斜压云系紧邻接。
与变形场相联的云系种类： 第一种：图6.15(a)一般的变形场云带，细实线为流线、细虚 线为相对气流流线。图中分为四种情况： ①两侧气流强度相当，云带平直； ②西北气流强于东南气流，云带向弱侧弯曲； ③西南气流强云带向东北弯曲。 第二种：图6.15(b)与逗点云系相联的变形场云系，两种况： ①逗点云系尾部的变形场云系，气流辐散，云系南凸； ②逗点云系头部，变形场云系向东西伸展，为宽云带。 第三种：图6．15(c)高低空同时存在变形场气流云系，带箭头 的虚线是高空气流，细实线是低空气流，粗虚线为逗点云系及锋面。 图中A是与高空变形场相联的卷云带，B是与低空变形场相联的层积 云区，中空西北气流，水汽少，低层层积云，对应锋面云系。 第四种：6．15(d)与中空变形场云系，其外形类似破碎的“喷 泉”，云系左侧成气旋性弯曲，右侧成反气旋弯曲。有时云系边界 明显，有时沿变形带形成一狭窄云带。
卫星气象学基本知识课件
称V2为第二宇宙速度，又称逃逸速度。 V2为第二宇宙速度，又称逃逸速度。 为第二宇宙速度 如果卫星的离心力大于太阳引力则卫星脱离太阳系进入银河系， 如果卫星的离心力大于太阳引力则卫星脱离太阳系进入银河系，其 速度为 V3=16.9千米/ V3=16.9千米/秒 千米 为第三宇宙速度。 为第三宇宙速度。
2、气象卫星的轨道 （ 1）、近极地太阳同步卫星轨道 所谓太阳同步轨道是指卫星的轨道平商和太阳始终保持相对 固定的取向。由于这种轨道的倾角接近90 90° 固定的取向。由于这种轨道的倾角接近90°，卫星要在极地附近通 所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道，有时简称极地轨道。 过，所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道，有时简称极地轨道。
卫星在某高度作圆轨道运动，除速度必须等于环绕速度外，而且要 卫星在某高度作圆轨道运动，除速度必须等于环绕速度外， 求入轨速度方向必须与地面平行。 求入轨速度方向必须与地面平行。如果卫星速度大于或小于环绕速 和入轨速度虽等于环绕速度， 度，和入轨速度虽等于环绕速度，但入轨方向与地面有一定交角时 卫星将作椭圆运动，而不是圆轨道运动。 ，卫星将作椭圆运动，而不是圆轨道运动。 2、作椭圆轨道运动需要的条件 如果卫星入轨速度进一步加大， 如果卫星入轨速度进一步加大，其离心力加大到使卫星脱离地 球引力场， 球引力场，即 a → ∞，则由活力公式得
第二章 气象卫星基本知识 §2.1 气象卫星的轨道 §2.2 轨道参数和卫星轨道 §2.3 气象卫星的发射 § 2.4 气象卫星系统
§2.1
气象卫星的轨道
一、卫星运动三定律： 卫星运动三定律： 第一，卫星运行的轨道是一圆锥截线（ 第一，卫星运行的轨道是一圆锥截线（圆锥被一平面所截出的曲 可以是圆、椭圆、抛物线） 地球位于其中的一个焦点上。 线，可以是圆、椭圆、抛物线），地球位于其中的一个焦点上。 第二，卫星的向径（卫星与地心连线）在相等的时间内， 第二，卫星的向径（卫星与地心连线）在相等的时间内，在地球 周围扫过的面积相等。 周围扫过的面积相等。 第三，卫星轨道周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。 第三，卫星轨道周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。 （1）对于第一定律，卫星运动轨道是一圆锥截线，其表示 对于第一定律，卫星运动轨道是一圆锥截线， 式为： 式为： r=P/（1+ecosθ） r=P/（ +ecosθ 式中e c/a是偏心率 是偏心率， 是半长轴， 是焦距， +ecosθ） 式中e ＝c/a是偏心率 ，a 是半长轴 ，C 是焦距， P ＝ r （ 1+ecosθ ） 是半通径，θ是矢径r与半长轴a的夹角。可见偏心率是决定轨道形 是半通径， 是矢径r与半长轴a的夹角。 状的主要参数。 状的主要参数。
卫星气象学第二章 气象卫星及其轨道
• 进动角速率等于地球公转平均角速率 （0.9856度/日或360度/年）。
• 其优点是卫星每天对地球表面巡视两遍， 可以获得全球气象资料，缺点是对某一地 区每天只能观测两次。
春 15：00
地 球
轨
道
太阳
夏
15：00
秋
卫星轨道 冬
15：00
15：00
卫星轨道面 与太阳的相 对取向保持 不变，即， 每天过升交 点的局地时 间相同。
• 在绕行几圈的过程中，地面控制站对其姿态进行 调整，当其到达远地点时，启动卫星上的远地点 的发动机，使它改变航向，进入地球赤道平面， 同时加速卫星使之达到在同步轨道上运行所需的 速度后，还需对其姿态作进一步的调整，才能准 确地把卫星送入赤道上空的同步轨道。
地球同步卫星的精度要求比一般卫星高得多。 该卫星的轨道平面与地球赤道平面重合，绕地球 运行的周期T与地球自转周期Te严格相等;T=Te=23 小时56分4秒。这样每隔24小时，地球与卫星一起 转过一圈加上在地球公转轨道上转过360 °的 1/365。所以从地面上看，地球同步卫星好象是固 定在赤道某点的正上方。
• 第一阶段：垂直上升阶段。由于在地球表 面附近，大气稠密，火箭飞行时受到的阻 力很大， 为了尽快离开大气层，通常采用 垂直向上发射，况且垂直发射容易保证飞 行的稳定。发射后经很短几分钟的加速使 火箭已达相当大的速度，至第一火箭脱离 时，火箭已处于稠密大气层之外了。此后 第二级火箭点火继续加速，直至其脱落。
• 静止卫星每24小时完成一条完整的轨道， 所以运行周期约与地球自转周期同步，因 此，静止卫星又称为地球同步卫星，它在 某一地区的赤道上空静止不动。
• 静止卫星最容易通过快速自旋达到稳定 （称之为"自旋稳定"）。在自旋稳定系统 中，图象的获取方式是：扫描镜随卫星自 旋完成扫描，并以步进方式从一极倾向另 一极，步进速度恰好使得卫星每扫描一圈， 地面上被扫过的带状区域互相衔接。扫描 一幅全园盘图约需25分钟。
• 其优点是卫星每天对地球表面巡视两遍， 可以获得全球气象资料，缺点是对某一地 区每天只能观测两次。
春 15：00
地 球
轨
道
太阳
夏
15：00
秋
卫星轨道 冬
15：00
15：00
卫星轨道面 与太阳的相 对取向保持 不变，即， 每天过升交 点的局地时 间相同。
• 在绕行几圈的过程中，地面控制站对其姿态进行 调整，当其到达远地点时，启动卫星上的远地点 的发动机，使它改变航向，进入地球赤道平面， 同时加速卫星使之达到在同步轨道上运行所需的 速度后，还需对其姿态作进一步的调整，才能准 确地把卫星送入赤道上空的同步轨道。
地球同步卫星的精度要求比一般卫星高得多。 该卫星的轨道平面与地球赤道平面重合，绕地球 运行的周期T与地球自转周期Te严格相等;T=Te=23 小时56分4秒。这样每隔24小时，地球与卫星一起 转过一圈加上在地球公转轨道上转过360 °的 1/365。所以从地面上看，地球同步卫星好象是固 定在赤道某点的正上方。
• 第一阶段：垂直上升阶段。由于在地球表 面附近，大气稠密，火箭飞行时受到的阻 力很大， 为了尽快离开大气层，通常采用 垂直向上发射，况且垂直发射容易保证飞 行的稳定。发射后经很短几分钟的加速使 火箭已达相当大的速度，至第一火箭脱离 时，火箭已处于稠密大气层之外了。此后 第二级火箭点火继续加速，直至其脱落。
• 静止卫星每24小时完成一条完整的轨道， 所以运行周期约与地球自转周期同步，因 此，静止卫星又称为地球同步卫星，它在 某一地区的赤道上空静止不动。
• 静止卫星最容易通过快速自旋达到稳定 （称之为"自旋稳定"）。在自旋稳定系统 中，图象的获取方式是：扫描镜随卫星自 旋完成扫描，并以步进方式从一极倾向另 一极，步进速度恰好使得卫星每扫描一圈， 地面上被扫过的带状区域互相衔接。扫描 一幅全园盘图约需25分钟。
卫星气象学 第七章 热带天气系统的云图分析
一.热带云团
热带洋面上的积雨云，大小约20—100平
方公里，占热带洋面到20%；结构：流人层，
垂直上升层，流出层；10%发展为热带气旋 ；
季风云团、信风云团、爆米花云团；变化特
征：风暴前、发展、保守消亡云团；垂直上
升强，风垂直切变小
，气旋性水平风切变 ，云底辐合、正涡度
热带云团
，水气辐合，高空辐 散，负涡度。
指数，再用历史资料建立计算TS指数与热带气旋强度之间
的统计方程和查算表估计热带气旋强度。 2、方法 ： TS=TA+ TB + TC + TD TA：热带气旋环流中心（CSC）指数 TB ：热带气旋中心稠密云区（CDO）指数 TC ：环绕热带气旋的螺旋云带指数 TD ：热带气旋云带环绕环流中心紧密度指数
20—100km2
图7-1 热带云团示意图
二.热带辐合带云系（ITCZ）
热带辐合带是北半球东北风与南半球东南风或北 半球东北风与赤道高压北侧的西南风之间的辐合；积 状云构成的平行于赤道的大型云带，有时呈波状、叉 状；热带气旋的源地；分活跃期和衰弱期。
图 7-2 热 带 辐 合 带 流 畅
热带辐合带云系（ITCZ）
五.赤道反气旋
又称赤道缓冲带或赤道无风带，晴空无云； 从南半球向北推进的气流经过推进பைடு நூலகம்转向、切 断、混合、爆发和相互作用阶段形成。
六.副热带高压
强：晴空无云，弱：在晴空背景上有少量 稀疏的积状云。
第二节 热带气旋云图分析
一. 热带气旋云型
眼、中心稠密云区、环绕中心稠密云区的螺旋云带、后部的拖 曳云区。
眼
中心稠密云区
螺旋云带
无眼强台风
与西风槽结合北上的台风
兰州大学《卫星气象学》第4章-美国气象卫星观测系统-4-TRMM
《卫星气象学》电子课件（第一版）
25
《卫星气象学》电子课件（第一版）
10
可见/ 红外扫描仪VIRS
VIRS 具有0.63、1.6、3.75、10.8 和12 μm 五个通道, 天线横轨扫描, 刈幅宽度 720km ,星下点分辨率2km。VIRS 可为降 水测量提供云高和云类型等信息, 也可进 行单独估计降水的研究。 VIRS 是很直接的降雨指示器, 它是一个 被动式扫描辐射仪, 在各个光谱波段的辐 射强度用于确定辐射源的亮度( 可见光和 近红外区域) 和温度( 红外区域) 。如果天 空晴朗, 温度将对应地球表面的温度; 如 果有云, 温度将对应云顶的温度。冷温度 产生短波波段更大的强度, 暖温度产生长 波波段更大的强度。
《卫星气象学》电子课件（第一版）
8
降雨雷达PR 能观测雨和地表的后向散射, 3~ 8o 入射角的后向散射受到植被冠层吸收( 散射) 的 很大影响, 因此弱信号对应浓密植被； 9~ 13o入 射角的水体后向散射更强；光滑表面( 如沙漠) 的信号弱； 因此, 利用PR 能识别土地覆盖。来自PR 的后 向散射数据不仅包含土壤湿度信息, 而且还有 植被数量和地表粗糙度信息。
轨道高度为350km
7
《卫星气象学》电子课件（第一版）
PR是第1 个提供暴雨结构三维图的星载仪器, 通 过接收来自发射微波后经降雨反射的信号来量测 降雨的三维分布, 提供关于热带雨系统和全球潜 热时间系列的数据和资料, 从而改进对全球能量 蓄积和气候差异的了解。 量测数据产生关于降雨强度、降雨分布、降雨类 型、暴雨深度、雪融化为雨的高度等信息。基于 这些量测的释放到大气中不同高度热量的估计值 可用于改善全球大气循环的模型。 PR重要的特征之一是能提供从地面到20 km高度 的雨雪的垂直廓线。降雨雷达能分离出垂直采样 大小为250m 的雨反射波。
25
《卫星气象学》电子课件（第一版）
10
可见/ 红外扫描仪VIRS
VIRS 具有0.63、1.6、3.75、10.8 和12 μm 五个通道, 天线横轨扫描, 刈幅宽度 720km ,星下点分辨率2km。VIRS 可为降 水测量提供云高和云类型等信息, 也可进 行单独估计降水的研究。 VIRS 是很直接的降雨指示器, 它是一个 被动式扫描辐射仪, 在各个光谱波段的辐 射强度用于确定辐射源的亮度( 可见光和 近红外区域) 和温度( 红外区域) 。如果天 空晴朗, 温度将对应地球表面的温度; 如 果有云, 温度将对应云顶的温度。冷温度 产生短波波段更大的强度, 暖温度产生长 波波段更大的强度。
《卫星气象学》电子课件（第一版）
8
降雨雷达PR 能观测雨和地表的后向散射, 3~ 8o 入射角的后向散射受到植被冠层吸收( 散射) 的 很大影响, 因此弱信号对应浓密植被； 9~ 13o入 射角的水体后向散射更强；光滑表面( 如沙漠) 的信号弱； 因此, 利用PR 能识别土地覆盖。来自PR 的后 向散射数据不仅包含土壤湿度信息, 而且还有 植被数量和地表粗糙度信息。
轨道高度为350km
7
《卫星气象学》电子课件（第一版）
PR是第1 个提供暴雨结构三维图的星载仪器, 通 过接收来自发射微波后经降雨反射的信号来量测 降雨的三维分布, 提供关于热带雨系统和全球潜 热时间系列的数据和资料, 从而改进对全球能量 蓄积和气候差异的了解。 量测数据产生关于降雨强度、降雨分布、降雨类 型、暴雨深度、雪融化为雨的高度等信息。基于 这些量测的释放到大气中不同高度热量的估计值 可用于改善全球大气循环的模型。 PR重要的特征之一是能提供从地面到20 km高度 的雨雪的垂直廓线。降雨雷达能分离出垂直采样 大小为250m 的雨反射波。
卫星气象学
《卫星气象学》第一章1、卫星常用的通道和相关的观测目的可见光：白天云/地表特征，大气污染近红外：水体边界、冰雪融化、植被短红外：高精度海温、火山、森林火灾、夜间情况长红外：海温、日、夜云2、何谓遥感遥感就是在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理分类和识别的一种技术。
第二章1、卫星运动三定律第一，卫星运行的轨道是一圆锥截线（圆锥被一平面所截出的曲线，可以是圆、椭圆、抛物线），地球位于其中的一个焦点上。
第二，卫星的向径（卫星与地心连线）在相等的时间内，在地球周围扫过的面积相等。
第三，卫星轨道周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。
2、风云系列卫星风云2系列卫星属于静止卫星风云1系列卫星属于极轨卫星3、卫星入轨速度卫星在地面入轨时所需要的最小速度是第一宇宙速度。
地面发射一颗行星所需的最小速度是第二宇宙速度。
卫星脱离太阳系进入银河系的速度为第三宇宙速度4、静止卫星和极轨卫星的优缺点。
静止卫星作为一个气象观测平台有许多优点：①卫星高度高，视野广阔，一个卫星可对南北70°S--70°N、东西140个经度，约占地球表面1／3约亿平方公里进行观测；②可以对某一固定区域进行连续观测，约半小时提供一张全景圆面图，特殊需要时，3—5分钟对某小区域进行一次观测；③可以连续监视天气云系的演变，特别是生命短，变化快的中小尺度天气系统。
把间隔为5分钟的图片连接成电影，可以连续观察天气云系的演变。
静止卫星的不足是：①它不能观测南北极区。
②由于离地球很远，若要得到清楚的图片，对仪器的要求很高。
③卫星轨道有限。
太阳同步轨道的优缺点太阳同步轨道的优点有：①太阳同步轨道近似为圆形，轨道预告、资料接收定位都很方便；②有利于资料的处理和使用；③太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测两极地区；④在观测时有合适的照明，可以得到充足的太阳能。
太阳同步轨道的缺点是：①可以取得全球资料，但观测间隔长，对某—地区，一颗卫星在红外波段取得两次资料；②观测次数少，不利于分析变化快生命短的中小尺度天气系统。
卫星气象学课件5-liya
卫星水汽图主要分析动力气象。到达卫星的辐射受许多变 量影响。对6.7µm波长来说，主要有大气中水汽含量，水汽垂直 位置以及水汽的温度等三个因素。
为了便于使用，初步归纳为以下几条：
第一：高云区在水汽图象上与在红外云图上一样，都表现为灰白 色。只是水汽图象上在高云的范围以外还有水汽可以被观测到， 所以高云边界模糊。因此，在水汽图上白亮区的边界往往不是云 的边界，水汽图上云区以外较亮（暗）的地区表示湿层的顶部较 高（低）。特别暗的地区一般对流层中上部有明显下沉运动。
特征：水汽图上的头边界表现为边界整齐光滑，向上游一侧凸起， 它的一侧为冷的湿区和高云区，另一侧为一狭窄的干黑带。 头边界一般出现在两种情形中：一种是逗点云的头部西界，另一 种是雷暴云的西南边界。
水汽区
流线 急流
头边界
头边界
5.2.2 头边界的高空分析个例
A处代表头边界的位置，这个例 子所示的天气系统是一个冬季 风暴，头边界和高层风场的基 本关系与前述特征大致相同。 头边界位于300hPa风场的鞍形 伸展轴一带，在鞍形场以南、 以北近于与风向平行。在这个 例子中，一急流分支出现在沿 头边界向极地一端。
示。这一波段观测的辐射图象称为水汽图象，一般在水汽图上，
白色调表示能量很低的辐射或冷亮温，黑色表示高能辐射或暖亮
温。
到达卫星的水汽辐射来自有一定厚度的各
层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透
明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的
“总”温度，而不是某一个特定面或层的温
度。
气层水汽浓度越大，辐射能穿过的气层越 薄，这就好比一个人在雾中望远，可见距离 随雾密度的增加而减小。我们可以认为卫星 以同样的方式，向下“看”水汽，但它测到 的或“看到”的是水汽所发射的能量，以亮 不能提供大气整层水汽含量的信息温，代而表只而能不获是得可在以气看层得中见、的上光层。水因汽此分，布6情.7况µm。 6.7µm水汽图对大气层中上层水汽波反段映敏感，对大气低层的水汽与云反映不敏 感，而水汽主要分布在大气中、低层次。
卫星气象学 第2章 卫星的运动和气象卫星
A为积分常数。 令p=h2/µ， e=Ap ，得
p r 1 e cos
——圆锥曲线,力心位于焦点上。
卫星轨道可以是圆锥曲线的一种
当 e=0， r p ，轨道为圆。 当 e 1, 椭圆轨道，以地心为焦点 , 焦点与椭圆中心不重合。 e=c/a偏心率， a半长轴， c是焦距。p= a(1-e2) 近地点 rp= a（ 1-e） 远地点 ra= a（ 1+e）
（ 3 ）近极地太阳同步卫星轨道的实现
S
选择 i>90,实现 =-0.985/天 来抵消轨道面的相对 运动，即可实现近极地太阳同步卫星轨道。如， H=830km, i=98.7,即可实现。 =10*COS(RADIANS(98.7))*(6370/(6370+830))^3.5 = -0.985
r
春分点方 向
D
轨道平面
A
N
B
倾
角
F
2.
3. 4.
偏心率（ e）；
轨道半长轴（ a）； 近地点角（）；
天赤道
升交点
天球坐标系与卫星轨道面
B
5.
6.
平均近点角（ M）；
真近点角（）；
b a r
7.
偏近点角（E ） 椭圆轨道参数
o a
·
E
F
xw
ae
在地球坐标系中
升交点与降交点卫星由 南半球飞往北半球那一 段轨道称为轨道的升段； 卫星由北半球飞往南半 球那一段轨道称为轨道 的降段；把轨道的升段 与赤道的交点称升交点。 轨道的降段与赤道的交 点称降交点。 轨 道 倾 角 (i) ： 指 赤 道 平面与轨道平面间的 （升段）夹角。
p r 1 e cos
——圆锥曲线,力心位于焦点上。
卫星轨道可以是圆锥曲线的一种
当 e=0， r p ，轨道为圆。 当 e 1, 椭圆轨道，以地心为焦点 , 焦点与椭圆中心不重合。 e=c/a偏心率， a半长轴， c是焦距。p= a(1-e2) 近地点 rp= a（ 1-e） 远地点 ra= a（ 1+e）
（ 3 ）近极地太阳同步卫星轨道的实现
S
选择 i>90,实现 =-0.985/天 来抵消轨道面的相对 运动，即可实现近极地太阳同步卫星轨道。如， H=830km, i=98.7,即可实现。 =10*COS(RADIANS(98.7))*(6370/(6370+830))^3.5 = -0.985
r
春分点方 向
D
轨道平面
A
N
B
倾
角
F
2.
3. 4.
偏心率（ e）；
轨道半长轴（ a）； 近地点角（）；
天赤道
升交点
天球坐标系与卫星轨道面
B
5.
6.
平均近点角（ M）；
真近点角（）；
b a r
7.
偏近点角（E ） 椭圆轨道参数
o a
·
E
F
xw
ae
在地球坐标系中
升交点与降交点卫星由 南半球飞往北半球那一 段轨道称为轨道的升段； 卫星由北半球飞往南半 球那一段轨道称为轨道 的降段；把轨道的升段 与赤道的交点称升交点。 轨道的降段与赤道的交 点称降交点。 轨 道 倾 角 (i) ： 指 赤 道 平面与轨道平面间的 （升段）夹角。
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课堂讲授，主要采用多媒体教学
考试方式：闭卷笔试
成绩评定：期中考试50％，期末考试50％
教学评估
赵强：
开课院系
物理学院
通选课领域
是否属于艺术与美育
否
平台课性质
平台课类型
授课语言
中文
教材
自编讲义；
应用卫星气象学,蒋尚城,北京大学出版社,2006,卫星气象学,陈渭民,气象出版社,2003,
参考书
教学大纲
本课程全面、系统地介绍卫星气象学的基础知识，将使学生熟悉先进的卫星遥感技术，以及卫星资料在大气科学、海洋科学、自然灾害监测和预测以及农业生产等上的应用。
卫星气象学课程详细信息
课程号
00432207
学分
3
英文名称
Satellite Meteorology
先修课程
大气科学导论、天气学
中文简介
随着卫星探测技术的发展，气象卫星在天气预报、环境监测、气象灾害预测中扮演非常重要的角色。国内外高等院校大气科学专业基本上都开设《卫星气象学》课程。该课程收集和整理大量国外有关卫星气象学方面的多媒体教学资料，全面、系统地介绍卫星气象学的基础知识，以及卫星资料在大气科学、海洋科学、自然灾害监测以及农业生产等上的应用。充分利用飞速发展Internet 网技术，建立基于Web 网的卫星气象学多媒体教学资料库，为大气科学专业学生提供卫星气象学在线教育与培训。讲授的大部分内容直接取自国外教材和多媒体资料， 并有相应的电子文档、及有关网上资源提供给学生课后使用。
英文简介
With the development of satellite technology, meteorological satellites play a very important role in weather forecasting, environmental monitoring and disaster prediction. Atmospheric science majors at home and abroad have basically set up "satellite meteorology" courses. In this course, I have been collected and managed a large number of multimedia teaching materials. The basics of satellite meteorology and satellite data applications on atmospheric, marine sciences, natural disaster monitoring and agricultural production are comprehensively and systematically introduced. I have also taken full advantage of the rapid development of internet technology and established a Web-based network library of multimedia teaching in the satellite meteorology, and provided online education and training. The most of the contents are taken directly from foreign books and multimedia resources. The related electronic documents and the online resources are available to students after class.
教学内容提要及学时分配（共15周、Байду номын сангаас周3学时）：
第1讲：全球观测系统－气象卫星的发展概况：气象卫星的观测特点、卫星气象学包括的内容和卫星遥感资料在各方面的应用价值。
第2讲：气象卫星：卫星的运动规律、气象卫星的种类（极轨卫星和静止卫星、实验卫星和业务卫星）、气象卫星的资料产品等。
第3讲：气象卫星的辐射遥感原理：遥感和辐射的基本知识、卫星探测大气的理论基础、卫星云图观测原理、云图资料处理等。
第4－5讲：卫星图像的分析基础：业务上常用的卫星图像（可见光、红外和水汽）、卫星云图的基本特征、卫星云图上识别云的判据、卫星云图上云的识别、地表特征分析等。
第6－8讲：中纬度天气系统的卫星云图分析：利用卫星云图分析大尺度云系、槽线和脊线、锋面云系、温带气旋云系、急流云系等。
第9－10讲：卫星资料在对流性天气分析预报中的应用：卫星云图在强对流天气分析预报中的使用、卫星云图在暴雨分析预报中的应用、中纬度地区的局地性云系分析等。
第11－12讲：卫星云图在热带天气分析和预报中的应用：卫星云图在热带地区的作用、热带天气系统的云系特征、台风发生发展的云图特征、应用微波遥感图像确定台风中心和强度、利用卫星云图预报台风路径等。
第13－14讲：气象卫星在自然灾害（例如：洪涝、沙尘暴等）的监测及其在农业上的应用。
第15讲：介绍国内外气象卫星最新发展概况、课程结束复习及考试情况说明。
考试方式：闭卷笔试
成绩评定：期中考试50％，期末考试50％
教学评估
赵强：
开课院系
物理学院
通选课领域
是否属于艺术与美育
否
平台课性质
平台课类型
授课语言
中文
教材
自编讲义；
应用卫星气象学,蒋尚城,北京大学出版社,2006,卫星气象学,陈渭民,气象出版社,2003,
参考书
教学大纲
本课程全面、系统地介绍卫星气象学的基础知识，将使学生熟悉先进的卫星遥感技术，以及卫星资料在大气科学、海洋科学、自然灾害监测和预测以及农业生产等上的应用。
卫星气象学课程详细信息
课程号
00432207
学分
3
英文名称
Satellite Meteorology
先修课程
大气科学导论、天气学
中文简介
随着卫星探测技术的发展，气象卫星在天气预报、环境监测、气象灾害预测中扮演非常重要的角色。国内外高等院校大气科学专业基本上都开设《卫星气象学》课程。该课程收集和整理大量国外有关卫星气象学方面的多媒体教学资料，全面、系统地介绍卫星气象学的基础知识，以及卫星资料在大气科学、海洋科学、自然灾害监测以及农业生产等上的应用。充分利用飞速发展Internet 网技术，建立基于Web 网的卫星气象学多媒体教学资料库，为大气科学专业学生提供卫星气象学在线教育与培训。讲授的大部分内容直接取自国外教材和多媒体资料， 并有相应的电子文档、及有关网上资源提供给学生课后使用。
英文简介
With the development of satellite technology, meteorological satellites play a very important role in weather forecasting, environmental monitoring and disaster prediction. Atmospheric science majors at home and abroad have basically set up "satellite meteorology" courses. In this course, I have been collected and managed a large number of multimedia teaching materials. The basics of satellite meteorology and satellite data applications on atmospheric, marine sciences, natural disaster monitoring and agricultural production are comprehensively and systematically introduced. I have also taken full advantage of the rapid development of internet technology and established a Web-based network library of multimedia teaching in the satellite meteorology, and provided online education and training. The most of the contents are taken directly from foreign books and multimedia resources. The related electronic documents and the online resources are available to students after class.
教学内容提要及学时分配（共15周、Байду номын сангаас周3学时）：
第1讲：全球观测系统－气象卫星的发展概况：气象卫星的观测特点、卫星气象学包括的内容和卫星遥感资料在各方面的应用价值。
第2讲：气象卫星：卫星的运动规律、气象卫星的种类（极轨卫星和静止卫星、实验卫星和业务卫星）、气象卫星的资料产品等。
第3讲：气象卫星的辐射遥感原理：遥感和辐射的基本知识、卫星探测大气的理论基础、卫星云图观测原理、云图资料处理等。
第4－5讲：卫星图像的分析基础：业务上常用的卫星图像（可见光、红外和水汽）、卫星云图的基本特征、卫星云图上识别云的判据、卫星云图上云的识别、地表特征分析等。
第6－8讲：中纬度天气系统的卫星云图分析：利用卫星云图分析大尺度云系、槽线和脊线、锋面云系、温带气旋云系、急流云系等。
第9－10讲：卫星资料在对流性天气分析预报中的应用：卫星云图在强对流天气分析预报中的使用、卫星云图在暴雨分析预报中的应用、中纬度地区的局地性云系分析等。
第11－12讲：卫星云图在热带天气分析和预报中的应用：卫星云图在热带地区的作用、热带天气系统的云系特征、台风发生发展的云图特征、应用微波遥感图像确定台风中心和强度、利用卫星云图预报台风路径等。
第13－14讲：气象卫星在自然灾害（例如：洪涝、沙尘暴等）的监测及其在农业上的应用。
第15讲：介绍国内外气象卫星最新发展概况、课程结束复习及考试情况说明。