卫星云图及其应用
卫星云图在天气分析及预报中的应用
卫星云图在天气分析及预报中的应用作者：刘英春来源：《农业与技术》2016年第22期摘要：伴随着我国气象卫星技术的不断成熟，其在气象部门的应用也逐渐普及。
通过卫星可以获得及其丰富且准确的气象资料，因卫星云图在天气分析及预报业务中具有一定的优越性，因此卫星云图被广泛应用到天气分析和预报业务中。
卫星云图在暴雨、台风等自然灾害的监测和预报业务中充分发挥了它的优势，人们可以通过卫星云图将天气预报工作做得更好，系统了解并掌握某一地区的云团的形成规则及其周围的云团对该地区天气环境的影响，这样何愁天气预报的实效性和准确性得不到提高。
关键词：维修云图；天气分析及预报；云系识别；应用探究中图分类号：S165 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132182随着我国空间技术的不断完善，业务气象卫星也变得“普遍化”，可以通过卫星接收非常丰富的气象资料，其中卫星云图因其卓越性能被广泛应用到天气分析和预报工作中。
通过识别卫星云图，可以获取参数以及大气流场等重要气象信息，常规天气无法发现的小型自然灾害也难逃卫星云图的法眼，不仅于此，卫星云图还可以获取海洋、沙漠及人烟稀少的高原地区的有效气象资料，从而进一步提高了预报的准确性。
气象预报有助于降低森林火灾、暴风雨等自然灾害所带来的损失，在一定程度上为我国的经济增长做出了贡献。
1 云识别的相关判断依据1.1 结构形式不同云系的物象点明亮程度不同，通过此方法来对云系进行识别，如带状、涡旋状是高层高积云的独有特征，开口细胞状是积云、浓积云等组成云团所特有的。
1.2 云系尺寸云系的物理过程可以通过该云系的尺寸推断出来，一般情况下，尺寸中小的云系和天气系统，反之则有关。
1.3 云系外界形状不同云系所拥有的外界形状各有千秋，因此可以通过云系的外界形状对其进行识别，外界形状整齐是层云的一大特性，外界分布不整齐的便是浓积云。
1.4 暗影这里的暗影便是较高的云系在低的目标物上的投影，不同云系由于形状不同所以暗影也会不同，简单的说此依据与上面所提到的依据相似。
卫星云图在天气预报中的应用培训课件
气象卫星和主要功能
一，气象卫星的现状和发展 1. 气象卫星的种类
近极地太阳同步轨道卫星 倾角约90
按轨道划分 地球同步轨道卫星(地球静止卫星)倾角0
非同步轨道卫星
倾角在90和0之间
按功能划分
试验气象卫星 业务气象卫星
气象卫星就是用于气象探测的人造地球卫星。根 据气象业务观测的需求，业务气象卫星的运行轨道可 以分为两类。
我国气象卫星发展现状
6颗极地轨道卫星，5颗静止轨道卫星 成功实现试验业务到应用服务的转变
1988.09.07 1990.09.03 1999.05.10 2002.05.15 2008.05.27 2010.11.05
1997.06.10 2000.06.25 2004.10.19 2006.12.08 2008.12.23
FY-2E A: 105ºE
东西有效覆盖范围：26.5°～165°E 重叠区：45°E～146.5°E，约101.5° 完全覆盖我国领土
风云极轨卫星地面站分布
国内4站+国外1站的设计极大提高了全球资料的获取能力和时效
A
风 云 三 号 星 高 分 辨 率 全 球 观 测 能 力
凤凰台风：FY-3A 250米分辨率
FY-2静止气象卫星
高度：赤道上空35800km，地球同步
FY-2A: 1997年6月发射（105°E） FY-2B: 2000年6月发射（105°E） FY-2C: 2004年10月发射（105°E） FY-2D: 2006年12月发射（86.5°E） FY-2E: 2006年12月发射（105°E）
卫星云图在天气预报中的应用
气象卫星的应用：气象卫星是国际公认的最有应
用价值和效益的遥感卫星之一！
第八讲 现代气象观测资料及应用
天气雷达对气象目标的探测
1. 对降水区的探测 对降雨区而言，雨滴的直径越大，则该雨区所产生的雷 达回波就越强。 湿雪和湿冰雹，能形成很强的回波。干冰雹和较小的冰 雹区回波很弱。 2. 对湍流的探测 天气雷达是通过与湍流夹杂在一起的水滴反射雷达波时 的多普勒效应而检测湍流的。 3. 结论 猛烈的暴雨区域，与之相伴随的夹带雨滴的中度以上的 湍流区域、表面包裹着水层的冰雹以及直径较大的干冰雹， 均可产生较强的雷达回波。 直径较小的干冰雹对雷达电波的反射很微弱，因而不能 有效地被雷达检测；与此相似，干的雪花也不能产生有效 的回波，只有潮湿的较大雪晶，才可能产生较弱的回波； 此外，天气雷达也不能直接深测晴空湍流区。
4.细胞状云系： 细胞状云系主要出现在湖面和洋面上。在冬季， 当冷锋移到洋面时，锋后的冷空气由于受暖洋面 的加热作用，气层很不稳定，引起强烈对流，造 成大片的积云区，这种由大片的积云组成的云系 就称为细胞状云系。每个细胞直径大约有40～ 80km，由于它的尺度较大，一般不能在地面上观 测到。 未闭合的细胞（由浓积云或积雨云组成）； 闭合的细胞（由层积云组成） 5.波状云系： 排列整齐，有波纹结构的云系。 1）山脉背风坡后由重力波造成的云系； 2）高空急流区中的横向波动云系。
在可见光云图上的纹理不均匀是由于积云内部高度不一、 厚度有参差、云的形状不规则以及有暗影等原因造成的。在 红外云图上的纹理不均匀则是由于云区内对流云顶高度不一 而使云顶温度不一致引起的，对流较强的浓积云云顶较冷、 色调较白，对流较弱的积云云顶较暖、色调较暗，由此造成 暗淡相间的纹理。
5. 低云： 1）层积云： 在可见光云图上表现为多起伏 的球状闭合细胞状云系；在红 外云图上色调为灰色。 2）云和雾： 在可见光云图上表现为一片光 滑均匀的云区，边界形状常和 地形走向一致；在红外云图上 有‘黑层云’、‘黑雾’现象。 3）雨层云： 在可见光云图上表现为白色 到灰白色不等，在红外云图上 为均匀的浅灰色。
气象卫星云图图像识别
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？
ATMB
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
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）
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
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
卫星云图系统介绍精品文档6页
静止气象卫星云图接收综合处理系统LNAQQ:2907208176风云二号气象卫星云图，FY-2卫星探测云图，卫星云图接收机，卫星云图放大器目录第一章系统概述 (1)第二章系统总体介绍 (2)第一节系统功能组成 (2)第二节系统组成结构 (2)第三节一次典型天气过程系统功能介绍 (2)第三章系统主要功能介绍 (3)第一节精细化云图显示 (3)1 红外一云图 (3)2 可见光云图 (3)第二节基础功能 (3)1 云图色彩 (3)2 云图缩放 (3)3 单点定位 (3)4 距离测算 (4)5 面积测算 (4)6 多星云图 (4)第三节数据叠加功能 (4)1 多种地图主题 (4)2 不同的GIS元素 (4)3 常规气象资料 (4)4 雷达资料 (4)第四节云图应用处理 (5)1 立体云图 (5)2 晴空检测、云地分离 (5)3 降水分析与预测 (5)4 MCS对流云团跟踪预测 (5)5 等温线分析 (5)6 台风定位与跟踪 (6)7 雾检测 (6)第五节云图接收系统其他系统功能 (6)第六节云图Web发布系统介绍 (6)第四节云图设备清单 (44)第一节云图设备清单 (44)第一章系统概述《综合静止卫星云图接收处理系统》是多年卫星云图开发与实践经验，结合本公司在气象、水利、部队等其他行业各种静止、遥感卫星处理方面的经验；基于本公司雄厚的技术积累，研发的新一代基于GIS应用静止卫星云图接收以及应用处理系统。
本系统具有以下一些新特性：真正的GIS支持：目前绝大多数卫星云图系统并没有采用GIS系统处理，本系统结合本卫星云图地理信息系统引擎，综合支持Google地图、ArcGIS以及MapInfo等多种格式电子地图数据，使得本云图系统具有更直观，实用性更强。
实时并行处理：目前绝大多数卫星云图系统需要对卫星资料进行预处理，从而使得在实际使用过程中，只能看到预处理过后的几种云图，也只能对预先设置好的一定范围内的云图进行查看等处理。
气象卫星云图云检测及分类的研究
气象卫星云图云检测及分类的研究气象卫星云图云检测及分类的研究引言：气象卫星云图是全球气象监测系统中的重要组成部分，它们能够提供全球范围内的云信息。
云团是天气系统中的基本元素，它们影响着大气中的湿度、温度以及降水等气象因素。
因此，对气象卫星云图进行云检测和分类的研究具有重要意义，不仅能够提高气象预报的准确性，还能为气候变化、环境监测等领域提供有力支持。
一、气象卫星云图云检测的方法气象卫星云图的云检测是指通过对卫星云图进行图像分析，将云和非云地区进行区分的过程。
目前，常用的气象卫星云检测方法主要包括：可见光法、红外线法、多通道法和面积阈值法等。
1.1 可见光法可见光法是利用气象卫星拍摄的可见光波段图像来进行云检测。
可见光波段是指波长在400-700纳米范围内的电磁波，它对应于人眼可见的光谱范围。
在可见光图像中，云区通常呈现白色或灰白色，而非云地区则呈现较暗的颜色。
这种方法简单实用，但受到夜晚、低亮度等因素的限制。
1.2 红外线法红外线法是通过气象卫星拍摄的红外线图像来进行云检测。
红外线图像反映了地球表面和大气层的红外辐射情况，而云团在红外图像中通常呈现比周围地区更亮的灰白色或白色。
这种方法能够在夜晚、低亮度条件下进行云检测，但对于高云和低云的检测效果较差。
1.3 多通道法多通道法是通过综合利用可见光波段和红外线波段的特点进行云检测。
通过选择合适的波段组合，可以提高云检测的准确性。
例如，可见光波段主要用于检测低云和云的形态信息，而红外波段则用于检测高云和薄云。
1.4 面积阈值法面积阈值法是指通过设置合适的阈值来判断像素区域中的云的面积大小，从而进行云的检测和分类。
当像素区域中的云面积超过设定的阈值时，就判定该区域为云。
这种方法简单快速，但对于云的类型和云的形态信息的提取较为困难。
二、气象卫星云图云分类的方法气象卫星云图的云分类是指对云团进行识别和分类的过程。
根据云的形态、云的高度以及云的厚度等特征，可以将云团分为几个类别，如积云、层云、卷云等。
卫星云图在天气分析及预报中的应用
学术研究2432017年7月下 第14期 总第266期当今伴随着空间技术的不断发展,业务气象卫星也是在不断的完善,通过对卫星进行利用去接收天气资料也是更加的丰富,在这之中,卫星云图在气象业务领域之中已经是取得了较为广泛的应用,此外也是成为了天气分析以及预报进行制作中较为重要的依据。
对于卫星云图而言,能够根据其天气的分析和预报提供出较为准确的一个参数,去监视常规天气图难以发现的灾害情况,为人们提供出一个准确的预报。
1 云识别有关判断的依据(1)结构的形式。
对于一些不同云系的物象点而言,存在着的明亮程度并不相同,通过采取这种方式来对云系进行相应的识别,例如带状以及旋涡状的云系则是为高层高积云自身所具有着的特点,然而对于开口细胞状而言,则是为积云以及浓积云等云团所特有。
(2)云系尺寸。
针对于云系的物理过程而言,主要是可以通过该云系的尺寸进行有效的推动出来,通常情况下,尺寸之中的小云系以及天气系统,反而言之则是存在着直接的关系。
(3)云系的外界形状。
对于不同的云系而言,所具有着的外界形状并不相同,所以主要是可以通过云系的外界形状对其进行相应的识别,外界形状的整齐主要是层运的一个比较大的特性,然而外界的分布存在着不整齐便是为浓积云。
(4)暗影。
所谓的暗影主要是比较高的云系在低的目标物上的一个投影,对于不同的云系而言,因为其形状存在着不同,因此其暗影也是存在着不同,简单一点来说,主要是根据上面所提到的依据较为相似[1]。
2 各类云在卫星云图上的有关特征所谓的可见光卫星云图,卷状云的反照率并不高,所以通常情况下表现为深灰色,此外云层的深度或者是和其他云层相互重叠的时候,那么卷云在可见光的卫星云图中所表现出来的颜色为白色,然而在红外线的卫星云图之中浓度并不是很高,并且所呈现出的颜色也是为白色。
通过对卫星云图进行利用,能够直接的看出高积云以及天气系统间所存在着的一些联系,通常情况下,是伴随着出现大范围的旋涡状。
然而在可见光的卫星云图中,高积云通常情况下是为白色,然而通过颜色的深浅则是可以直接的对高积云的厚度做出相应的判断,如果是在红外线的卫星云图之中,所表现出来的颜色主要是为灰色。
卫星云图
可见光和红外云图还同时提供了大量无云覆盖区的地面信息。可见光云图可反映地表裸地、岩石、森林、作 物、草场、湖泊等不同覆盖物的反照车特性，而红外则可反映地表和海洋表面的热力学温度。因此云图也被广泛 应用于社会经济活动的许多方面，如作物产量预报，森林火灾监测，海洋渔区的确定等。
图像处理
有时在卫星红外云图分析时需要知道云顶的温度，例如，在估计对流云的降水量分布时，需要知道低温的云 区范围。卫星云图的增强显示装置，可以将红外云图显示成7～9个不同黑白色调的图像，其中每一色调表示一个 确定的温度范围，由此可以看出云顶温度（或云顶高度）的分布。有时为了某种特殊需要，也可使用此装置将某 一个或某几个温度范围的区域显著地突出出来。如果将这种装置的黑白显示器改为彩色显示器，就可以得到不同 颜色表示不同温度范围的彩色云图，叫做伪彩色云图。
卫星云图
由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表 面特征的图像
01 简介
03 识别方法
目录
02 分类 04 应用
05 分辨率
07 图像分析
目录
06 图像处理 08 研究发展
卫星云图（学名：satellite cloud imagery），由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面 特征的图像。接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确 定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测 台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。
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第一节 卫星云图上云的识别 一、气象卫星简介
气象卫星分类
极轨气象卫星 卫星环绕地球两极附近运行，轨道平面与赤道平面夹角为98o左 右。轨道平面始终和太阳保持相对固定的取向，卫星几乎以同 一地方时经过各地上空，又称为太阳同步极轨卫星。 高度：800~1000千米 周期：约100分钟，可在一天内覆盖全球 地球同步气象卫星 位于赤道上空，其轨道平面与赤道平面重合，运行周期和地球 自转周期相同，又称之为静止卫星（相对于地球观测点）。 高度：约36000千米 观测范围：南北纬度50度，经度100度左右，约地 球三分之一的表面
（二）云的识别
卷状云
在可见光云图上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可见光云 图卷云 呈白色，则其云层很厚，或与其它云相重迭；在红外云图 上，卷云顶温度很低，呈白色。 无论可见光还是红外云图，卷云 有纤维结构。
（二）云的识别
积雨云
积雨云在卫星云图上常呈圆形团状结构，或者椭圆形团状； 色调在红外、可见光或水汽云图中均为最白。
积雨云地面图
积雨云卫星云图
（二）云的识别
中云（高层云和高积云）
在卫星云图上常表现为一大片，形式表现为涡旋状、带状等； 中纬度地区，中云的高度较高。 中云区内常多斑点；
（二）云的识别
积云、浓积云
积云、浓积云无论在可见光云图还是在红外云图上，表现为多 斑点、皱纹，为不均匀的纹理； 边界不整齐不光滑；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。
层积云天空图
层积云地面图
第二节 卫星云图上天气系统的分析 一、天气尺度云系
带状云系 带状云系是指一条大体上连续的云带，它具有明显的长轴，长宽比 至少4:1，否则称为云区。若带状云系的宽度大于一个纬距叫做云带， 否则称为云线。
一、天气尺度云系
涡同的中心。
一、天气尺度云系
逗点云系
逗点云系是涡旋云系的一种，形状像标点符号的逗号，常出现在西风 带高空槽前部。
一、天气尺度云系
细胞状云系 细胞状云系主要出现在湖面和洋面上，分为两类： 未闭合的细胞状云系，中心部分是晴空少云区，边缘是云区； 闭合的细胞状云系，细胞中心是云区，边缘是无云或少云区。
一、天气尺度云系
二、卫星云图种类
卫星云图是气象卫星从高空拍摄的地表黑白照
片,卫星上装有不同的感光仪器,地面工作站便可接
收不同的云图。目前接收的云图主要有红外云图、
可见光云图及水汽图等。
二、卫星云图种类
色调特征： 1）地面、云面的色调随纬度和季节而变化； 2）海陆色调对比随季节变化；
可见光云图
可 见 光 圆 盘 图
可见光云图
红外云图
在黑白红外卫星云图照片中，我们看到有些地方呈白色，有 些地方呈黑色，而另一些地方却呈灰色等等。那么这些颜色都 有些什么含义呢?
如何看懂一幅卫星云图？
如果地球表面是一片晴空区，卫星观测到的是从地面发 射到太空的红外辐射信息，卫星云图上表现为黑灰色。黑 色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。 当某地上空为云、雨覆盖，卫星观测到的则是从云顶 发向太空的红外辐射，表现为白色或灰白色。白色表示辐 射很弱，气温很低，云系很厚密，降雨强度也就很大。
一般表现为黑色，但当出现于太阳耀斑中时，色调比四周 陆地亮。 海陆反照率差别大，我国海岸线很清晰。
（三）IR上我国地表的特征
海拔高的地方、盆地； 夏季、冬季红外云图有差异；
四、卫星云图上云的识别 （一）识别云状的依据（P218）
结构形式 范围大小 边界形状 色调 暗影 纹理
四、卫星云图上云的识别
积云
积云、浓积云卫星云图
浓积云
（二）云的识别
低云（层积云、层云和雾、雨层云）
层积云，在大气的乱流混合中形成，VIS上表现为起伏球状云 区，常是一大片或成带状；在IR上色调表现为浅灰到深灰色。 层云和雾，云图上不能将层云和雾区别开，其特征类似。 雨层云，在VIS上色调从白到灰白不等；在IR上均为浅灰色。
晴空区与云雨区之间的过渡带通常为深灰、灰、浅灰 色云系覆盖，表示有不同厚度的云而无明显降水。在电视 显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。
红外云图
电视节目中通常使用的云图,就是红外云图通过 计算机处理,编辑而成的假彩色动态图片。。
水汽云图
水汽云图
三、地表特征分析 （一）VIS上地表状况识别(P217)
波状云系 波状云排列整齐，有波纹状结构，有以下两种： 山脉背风坡后由重力波造成的云系； 高空急流区中的横向波动云系。
二、重要天气系统的云图特征
一）锋面云系的特征
二、重要天气系统的云图特征
一）锋面云系的特征
二、重要天气系统的云图特征
二）锋面气旋云系的特征
波动阶段 1) 锋面云带变宽；2) 云区向冷气团一侧凸起；3) 云区的色调变白，中高云 增多和顶部卷云呈现反气旋弯曲。 发展阶段 1) 锋面云带隆起的部分愈来愈明显；2) 锋面云带向北凸起的中高云后部 边界开始向云区里面凹；3) 在凹的地方出现一些不连续的断裂云系。 锢囚阶段 1) 气旋云区后部干舌明显；2) 表现出螺旋结构；3) 云带伸向气旋中心。 成熟阶段 1) 螺旋云系最典型；2) 干舌伸至气旋中心；3) 涡旋中心与地面和500hPa 低压重合。 消散阶段 1) 云带断裂，云系不完整；2) 高云减少，主要为中低云；云带与螺旋区分开。
二、重要天气系统的云图特征
三）西南低涡
四）高空急流云系
二、重要天气系统的云图特征
四）高空急流云系
二、重要天气系统的云图特征
五）槽线云系
二、重要天气系统的云图特征
六）热带云团
墨西哥湾热带云团
二、重要天气系统的云图特征
七）热带辐合带云系（ITCZ）
二、重要天气系统的云图特征
八）台风云系
陆地表面 水面（湖面和海面） 冰雪覆盖区
太阳耀斑区
（二）VIS上我国地表的特征
喜马拉雅山
终年分布有树枝状的积雪，表现为白色或灰白色，东西走 向呈弧形，其东边是近于南北走向的横断山脉积雪。
塔里木盆地、柴达木盆地、四川盆地
这些盆地在云图上一般表现为浅灰色，其中塔里木盆地大 部分为沙漠而表现为灰白色。
一些主要的湖泊