气象卫星云图图像识别
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台风南侧与南海中东部季 风云涌相连，南侧云系发 展旺盛。
北方锋面云系距台风中心 最近距离有9个纬距，台风 移向已受到锋面云系影响， 未来将逐渐向北转向。
专业人士应如何深入理解卫星云图？
ATMB
• 卫星云图是什么？它如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？
• 专业知识如何能跟卫星云图结合？
• 需要什么方法和工具来帮助使用卫星云图？
太阳光谱图
Solar Spectrum
ATMB
太阳电磁辐射能量的50%位于红外光谱区，40%位于可 见、10%位于波长小于可见光的谱区，导致地面辐射衰 减的主要成分是O3、O2、CO2和H2O。而H2O的主要敏 感区位于λ＞0.8μ的区域
地面辐射光谱图
Earth emitted spectra overlaid on Planck function envelopes
35 N.
观测方式很重要!!! GOES East 观测的Florida雷暴和云. 云盖下的云活跃吗?
ATMB GOES West is at 135 W above the equator. And has a very different view of Florida than GOES East (but a very interesting one!)
ATMB
气象卫星的种类
ATMB
极轨卫星（绕极地，~850 km，被动） 空间分辨率高：~1 km， 时间分辨率低：12 hr 空间覆盖面积小 不适合监测对流天气和短时预报
卫星云图的基本知识
卫星遥感和地球大气辐射
ATMB
遥感的定义
广义而言，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。
是一门新兴的科学技术。从远距离、高空、以至外层空间的平台
上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感 应、传输和处理，从而识别被测物质的性质和运动状态。
按遥感器工作的方式分类：
主动式遥感，又称有源遥感。用人工产生的电磁辐射源照射目标， 再根据所接收的目标的反射电磁波特征来识别目标的遥感器。
ATMB
主要的吸收带是CO2 4.3μ和15μ，H2O 6.3μ，O3 9.7μ
1.0 －16μm不同成分的吸收图（概论）
ATMB
“FY-1D”卫星多通道可见光红外 扫描辐射仪
的观测通道波谱位置和主要用途
ATMB
通道 波谱位置(μm)
主要用途
1
o.68 ~ 0.85
白天的云图、冰、雪、植被
2
0.84~0.89
被动式遥感，又称无源遥感。利用自然辐射源，如太阳光线、宇
宙射线、物体自身发出的红外辐射等来测出目标的反射、散射或发射 的电磁辐射能。
按遥感器工作的波段分类：
• 可见光遥感
• 红外遥感
• 微波遥感
地球大气的电磁波谱辐射特征 ATMB
无线电射频波段，波长大于10cm（频率低于 3GHZ）的谱区， 主要用于主动遥感，如：成像雷达、高度计、探测仪器 无线电微波波段，波长10cm－1mm（频率3GHZ －300GHZ 主要用于微波辐射计、分光计及雷达系统
红外波段，波长1 mm－0.7μm，进一步可分为亚毫米波、远 红外、热红外和近红外分子的转动和振动是红外电磁波与物质 相互作用的主要机制。主要用于成像仪、分光计和辐射仪等
可见光波段，波长0.7μm －0.4μm。电子能级跃迁是主要机制 紫外光谱区，波长0.4μm －300A
X射线（300A －0.3A），γ射线（ λ＜0.3A）
云图解译
ATMB
• 最原始，最直接的 方法，是遥感应用 的主要手段
• 图像解译非常复杂
ATMB
新的对流单体生成 卷云羽指示高空散气流 移动：随冷空气向东南方向移动 传播：在移动过程中，云团西部不断有新 的云团生成，表现为向西传播的特征
“格美”台风卫星分析意见
ATMB
台风眼区填塞、螺旋型环 流结构依然清楚。
后位于 Florida 的云, GOES-West观测. 注意，由于观测角 度的差异，可以看到雷暴云体侧面，底部和顶部.
卫星云图如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？ ATMB
专业知识如何能跟卫星云图解译结合？
ATMB
• 罗丹：世上并不缺少美,只是缺少发现美的 眼睛 ！
音乐家？ 女人头像？
ATMBห้องสมุดไป่ตู้
不同方式观测的云: 地面 (左上); 飞机 (右上); 空间站 (左下); 静止卫星 (右下)
ATMB
100
50
0 1st 3rd Qtr Qtr
East West North
ATMB
GOES East is at
75 W above the equator. Florida is at around 85 W and
通道
波长 (μm )
应用目标
ATMB
VIS可见光 IR1长波红外
IR2分裂窗
IR3水汽 IR4中波红外
0.55～0.90 10.3～11.3
11.5 ～ 12.5
6.3～7.6 3.5 ～4.0
白天云图 昼夜云图、SST
昼夜云图、SST
对流层中部水源 高温热源、云结构
FY-2C扫描辐射计的观测通道
ATMB
白天的云图、植被、水汽
3
3.55~3.95
地表热源晚间的云图
4
10.3~11.3
海表水温、白天和晚间的云图
5
11.5~12.5
海表水温、白天和晚间的云图
6
1.58~1.64
土壤湿度、冰、雪
7
0.43~0.48
海洋水色
8
0.48~0.53
海洋水色
9
0.53~0.58
海洋水色
10
0.9~0.965
水汽
大气窗区
– 主观分析，包含了理论和经验的灵活运用，是 预报员分析水平和预报水平个体差异的主要体 现
很多时候我们对卫星图像的认识 仅仅停留在“看图识字”阶段！ ATMB
• 所谓“看图识字”，仅仅回答了卫星云图上有什 么主要天气系统？什么时候出现？位于什么地方？ 仅仅提供了监测服务。
• 但对于天气预报而言，更加关注天气系统的发展 和演变，以及强度变化等问题。要求深入到天气 系统的发生、发展和演变机理中。
气象卫星云图图像识别 及分析应用
提纲
ATMB
1、前言 2、卫星云图的基本知识 3、气象卫星云图的判识依据 4、主要天气系统的云型特征 5、卫星云图在强对流 台风 暴雨等天气系
统分析中的应用
前言
ATMB
卫星资料应用的特点及两大途径
– 特点：范围广、时空分辨率高、直观好用
– 客观分析（数值预报），是提高预报准确率的 根本途径，是国家要大力发展的技术路线
北方锋面云系距台风中心 最近距离有9个纬距，台风 移向已受到锋面云系影响， 未来将逐渐向北转向。
专业人士应如何深入理解卫星云图？
ATMB
• 卫星云图是什么？它如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？
• 专业知识如何能跟卫星云图结合？
• 需要什么方法和工具来帮助使用卫星云图？
太阳光谱图
Solar Spectrum
ATMB
太阳电磁辐射能量的50%位于红外光谱区，40%位于可 见、10%位于波长小于可见光的谱区，导致地面辐射衰 减的主要成分是O3、O2、CO2和H2O。而H2O的主要敏 感区位于λ＞0.8μ的区域
地面辐射光谱图
Earth emitted spectra overlaid on Planck function envelopes
35 N.
观测方式很重要!!! GOES East 观测的Florida雷暴和云. 云盖下的云活跃吗?
ATMB GOES West is at 135 W above the equator. And has a very different view of Florida than GOES East (but a very interesting one!)
ATMB
气象卫星的种类
ATMB
极轨卫星（绕极地，~850 km，被动） 空间分辨率高：~1 km， 时间分辨率低：12 hr 空间覆盖面积小 不适合监测对流天气和短时预报
卫星云图的基本知识
卫星遥感和地球大气辐射
ATMB
遥感的定义
广义而言，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。
是一门新兴的科学技术。从远距离、高空、以至外层空间的平台
上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感 应、传输和处理，从而识别被测物质的性质和运动状态。
按遥感器工作的方式分类：
主动式遥感，又称有源遥感。用人工产生的电磁辐射源照射目标， 再根据所接收的目标的反射电磁波特征来识别目标的遥感器。
ATMB
主要的吸收带是CO2 4.3μ和15μ，H2O 6.3μ，O3 9.7μ
1.0 －16μm不同成分的吸收图（概论）
ATMB
“FY-1D”卫星多通道可见光红外 扫描辐射仪
的观测通道波谱位置和主要用途
ATMB
通道 波谱位置(μm)
主要用途
1
o.68 ~ 0.85
白天的云图、冰、雪、植被
2
0.84~0.89
被动式遥感，又称无源遥感。利用自然辐射源，如太阳光线、宇
宙射线、物体自身发出的红外辐射等来测出目标的反射、散射或发射 的电磁辐射能。
按遥感器工作的波段分类：
• 可见光遥感
• 红外遥感
• 微波遥感
地球大气的电磁波谱辐射特征 ATMB
无线电射频波段，波长大于10cm（频率低于 3GHZ）的谱区， 主要用于主动遥感，如：成像雷达、高度计、探测仪器 无线电微波波段，波长10cm－1mm（频率3GHZ －300GHZ 主要用于微波辐射计、分光计及雷达系统
红外波段，波长1 mm－0.7μm，进一步可分为亚毫米波、远 红外、热红外和近红外分子的转动和振动是红外电磁波与物质 相互作用的主要机制。主要用于成像仪、分光计和辐射仪等
可见光波段，波长0.7μm －0.4μm。电子能级跃迁是主要机制 紫外光谱区，波长0.4μm －300A
X射线（300A －0.3A），γ射线（ λ＜0.3A）
云图解译
ATMB
• 最原始，最直接的 方法，是遥感应用 的主要手段
• 图像解译非常复杂
ATMB
新的对流单体生成 卷云羽指示高空散气流 移动：随冷空气向东南方向移动 传播：在移动过程中，云团西部不断有新 的云团生成，表现为向西传播的特征
“格美”台风卫星分析意见
ATMB
台风眼区填塞、螺旋型环 流结构依然清楚。
后位于 Florida 的云, GOES-West观测. 注意，由于观测角 度的差异，可以看到雷暴云体侧面，底部和顶部.
卫星云图如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？ ATMB
专业知识如何能跟卫星云图解译结合？
ATMB
• 罗丹：世上并不缺少美,只是缺少发现美的 眼睛 ！
音乐家？ 女人头像？
ATMBห้องสมุดไป่ตู้
不同方式观测的云: 地面 (左上); 飞机 (右上); 空间站 (左下); 静止卫星 (右下)
ATMB
100
50
0 1st 3rd Qtr Qtr
East West North
ATMB
GOES East is at
75 W above the equator. Florida is at around 85 W and
通道
波长 (μm )
应用目标
ATMB
VIS可见光 IR1长波红外
IR2分裂窗
IR3水汽 IR4中波红外
0.55～0.90 10.3～11.3
11.5 ～ 12.5
6.3～7.6 3.5 ～4.0
白天云图 昼夜云图、SST
昼夜云图、SST
对流层中部水源 高温热源、云结构
FY-2C扫描辐射计的观测通道
ATMB
白天的云图、植被、水汽
3
3.55~3.95
地表热源晚间的云图
4
10.3~11.3
海表水温、白天和晚间的云图
5
11.5~12.5
海表水温、白天和晚间的云图
6
1.58~1.64
土壤湿度、冰、雪
7
0.43~0.48
海洋水色
8
0.48~0.53
海洋水色
9
0.53~0.58
海洋水色
10
0.9~0.965
水汽
大气窗区
– 主观分析，包含了理论和经验的灵活运用，是 预报员分析水平和预报水平个体差异的主要体 现
很多时候我们对卫星图像的认识 仅仅停留在“看图识字”阶段！ ATMB
• 所谓“看图识字”，仅仅回答了卫星云图上有什 么主要天气系统？什么时候出现？位于什么地方？ 仅仅提供了监测服务。
• 但对于天气预报而言，更加关注天气系统的发展 和演变，以及强度变化等问题。要求深入到天气 系统的发生、发展和演变机理中。
气象卫星云图图像识别 及分析应用
提纲
ATMB
1、前言 2、卫星云图的基本知识 3、气象卫星云图的判识依据 4、主要天气系统的云型特征 5、卫星云图在强对流 台风 暴雨等天气系
统分析中的应用
前言
ATMB
卫星资料应用的特点及两大途径
– 特点：范围广、时空分辨率高、直观好用
– 客观分析（数值预报），是提高预报准确率的 根本途径，是国家要大力发展的技术路线