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
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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。
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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。
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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
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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。
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一、卷状云 1．卷云的色调 卷云的高度高，温度低，它由冰晶组成，反照 率低，对可见光具有透明性。所以其色调： ①在红外云图上，通常表现成白色，与地表、 中低云间有强的对比度，很容易将它们区分 开。只有十分稀薄的卷云，色调较暗；
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红外图上的卷云
• ②在可见光云图上，卷云的色调变化范 围很大，由深灰到浅白色，这决定于卷 云的厚度，有时能透过卷云看到其下面 的地面目标物；
强 对 流 云 砧
• 逗点云系
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逗点云系是涡旋云系的一种，云系形状象标 点符号中的逗号，常出现在西风带高空槽前部 ，由中高云组成，色调很白。发展完好的逗点 云系，在地面常有低压系统相对应
锋 面 与 逗 点 云 系
• 热带云团 • 云团是由许多积雨云单体组成，其顶部的卷云 连线成一片，在云图上表现为白而密实的云区 ，其直径为100～1000千米。
热带云团
热带季风槽
• 热带辐合带云系（ITCZ）
• 热带辐合带表现为一条由一系列活跃的对流云 团组成的近于东西走向的连续云带，其宽度达 五个纬距以上，东西长达千余千米。有时云带 很窄，只表现为断裂的一团团尺度较小的云团 ，在云团内有时还迭加一个或几个涡旋云系。
热带辐合带
• 台风云系 • 台风在卫星云图上表现为有组织的涡旋状云型 ，因此是最容易识别的一种天气系统。从水平 云系分析可以看出，台风中心为一眼区，围绕 眼区是连续密蔽云区，在密蔽云区的外面是台 风螺旋云带。
• 高空急流云系 • 在卫星云图上，高空急流云系的特征有：
• 急流卷云区位于急流轴南侧（北半球），其左界清楚 且与急流轴平行； • 在急流呈反气旋弯曲的地方云系稠密。在急流呈气旋 性弯曲的地方云系稀薄或消失，所以急流云系主要位 于急流呈反气旋弯曲的地方。
风 云 一 C 对 流 云 团
NOAA 云 图
• 冷锋表现为与涡旋云系相联系的一条宽的、连 续的、完整的云带，色调较白，长度有数千千 米；云带边界清楚，呈明显的气旋性弯曲。
锋 面
• 槽线云系 • 中纬度西风带中，南北振幅很大的深槽云系， 表现为南北幅度很大的云带，槽线即在云带后 界附近。中纬度地带的浅槽云系出现于平直西 风急流中，由于槽的南北幅度小，云系的范围 也小。小槽云系可以表现为带状、涡旋状和盾 状等，其移动速度较快
短 波 槽 云
暴 雨 云 团 暴 雨 云
黒 色 雾
白 色 雾
山 脉 浓 雾
天 山 地 形
波状云
• 细胞状云系
• 未闭合的细胞状云系：
• 是指每个细胞中心部分是晴空少云区，而在边缘上是 云区，细胞形状表现为指环形或“U”字形。这类细胞 状云系主要是由浓积云或积雨云组成。因此常形成在 气温和海水温度差异较大、对流比较强的地区. • 闭合的细胞状云系： • 每个细胞中心是云区，而在细胞的边缘上却是无云或 者少云区。这类细胞状云系主要由层积云组成。形成 这种云时，海水与空气之间的温度差异较小，对流比 较弱
• ③在水汽图上，卷云的色调呈白色。
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2．卷状云的识别 在云图上，卷云分为：卷层云、纤维(羽毛)状 卷云、卷云砧和密卷云。它们的特点有： (1)卷层云 ①结构型式：卷层云与高空槽、急流、锋面和 气旋等天气尺度系统相联，可以表现为盾状、 带状和涡旋状； ②范围大小：卷层云常表现为范围很大的云区 或云带，可达千余千米；
• 在卫星云图上，活跃的暖锋云系表现有以下特点： • 活跃的暖锋云系是宽为300~500公里、长达几百公 里的云带，长宽之比很小；
• 暖锋云系向冷区凸起（凡是云系向冷区凸起表示有强 的西南气流—暖湿空气向北推进），云区内常出现反 气旋弯曲的纹线，清晰可见； • 暖锋云区的顶部为大片卷云覆盖区，在这卷云下面是 高层云、雨层云和积状云，云区的色调白亮，常伴有 较大的降水；
• 若云顶表面很光滑和均匀，表示云顶高度和 • 厚度相差很小，层云和雾具有这种特征； • 若纹理多皱纹和斑点，就表明云顶表面多起 • 伏，云顶高度不一，积状云具有这种特征； • 若纹理是纤维状，则这种云一定是卷状云。
• 不同的纹理 • 起伏、斑点、皱纹、纤维状、光滑和均匀
• 有时候在大片云区中出现有一条条很亮的或 • 暗的条纹，可以是直线或弯曲的，这些条纹称 • “纹路”或‘纹线”。这种纹线与云的走向有 关， • 指示l000～500hPa间等厚度线的走向。
• ④暗影只能出现于色调较浅的下表面上 ，如低云、积雪或太阳耀斑区内容易见 到暗影。 • 分析暗影时要将云的裂缝与暗影区分开
2008年7月21日7时16分可见光通道合成云 图
2007年7月21日17时16分可见光通道合成云图
• 六、纹理
• 纹理是指云顶表面或其他物像表面光滑 程度的判据。 • 多起伏、多斑点、皱纹、或是纤维状。 • 光滑和均匀 • 云的纹理能识别不同种类的云。
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由云的结构型式有助于识别云的种类和云的 形成过程。 如：冬季洋面的开口细胞状云系，是由积 云或浓积云组成的，它是冷空气到达洋面受海 面加热变性而形成的；大尺度的带状云系主要 是由高层云和高积云组成的；团状云块一般是 积雨云等。
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二、范围大小 在卫星云图上，云的范围与类型密切相 关。从云的范围可以识别云的类型、天气系 统的尺度和大气物理过程。如： 锋面、气旋云系（高积云、高层云、卷云 等）—上千公里 对流云（积云、浓积云、积雨云）—几公里 在山脉背风坡一侧出现的排列相互平行的细 云线，就能知道这是山脉背风坡一侧重力波 形成的。
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可见光云图中A、B、C等处表现为云顶纹 理不均匀，在这些地方出现云顶凸起，常 称之为穿透性对流云顶，每个云顶处在迎 太阳一侧很明 亮，背阳光一 侧出现暗影， 云顶高度很 高，对流强 烈，地面报告 相应于这些云 顶之下有龙卷 风出现。
第三节云图上各类云的识别
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在相同的照明和云厚条件下，水滴云要比 冰云白。对水面的色调取决于水面的光滑程度、 含盐量、混浊度和水层的深浅，一般地说，光 滑的水面(风很小)表现为黑色；水层越浅，水 越混浊，则其色调越浅。
红外云图上，物像的色调决定于其本身的 温度，温度越高色调越黑。 云顶温度随大气高度增加而降低，云顶越高， 其温度越低，色调就越白；根据物像的温度能 判别云属于那一种类型和地表。积雨云和卷云 的色调最白，夏季白天沙漠地区，温度高，色 调很黑。
在水汽图上，根据色调可以识别水汽分 布，但是由水汽图也能判别积雨云和卷云。 水汽图象上没有高云地方的色调代表大气 中特定层或表面上例如400hPa上的湿度 一垂直大气柱中水汽的含量例如总水分 或可降水总量 大气中重要湿层的高度等值线 相对湿度
比较 水汽（上） 红外（下） 图像
• 五、暗影 • 暗影是在一定太阳高度之下，高的目标物 • 在低的目标物上的投影。 • 暗影都出现于目标物的背光一侧边界处。 • 暗影只能出现于可见光云图上，它反映了云的 • 垂直分布状况。由暗影可以识别云的类别。
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根据云图上云的大范围分布找出天气图上 的各种天气系统。 从卫星云图上追踪天气系统的移动和发展 从云图上推论风和其他气象要素的分布。 卫星云图分析的基础是图像识别，在可见 光或红外、水汽等云图上识别图像时，一般是 根据图像的六个基本特征（结构型式、范围大 小、边界形状、色调、暗影和纹理）来判别的 。
• 静止锋云带与冷暖锋云带不同，它一般不呈气 旋性或反旋性弯曲。高空风大体平行于锋，而 且云带很宽，分布不均匀，边界不规则；有时 ，静止锋南界常伸出一条条枝状云线。静止锋 云系在冬季以层状云为主，夏季云系内多积状 云
静 止 锋 云 系
• 锢囚锋云系特点 • 锢囚锋云系表现为一条宽约300公里、从暖区顶端出 发按螺旋方式旋向涡旋中心的云带，螺旋云系中必与 大气环流中心重合； • 锢囚锋云系的后部，由于冷空气侵入，形成云带后界 整齐光滑，象舌一样的黑色无云区，称做干舌。干舌 的形状和范围常表示冷空气的活动情况； • 锢囚锋云带常表现为沿螺旋云带越往中心去的色调越 变暗，螺旋中心处云高度最低。
云图识别
(2)
第二节云图识别的主要判据
• • • • • • • • • • 云的大范围分布是和各种天气系统直接相 关联的，所以根据卫星云图上云的分布情况， 可以判断、追踪天气系统的活动。卫星云图在 天气分析和预报上的应用，除提供大范围天气 实况资料外，主要用来分析天气系统和间接推 论大气中的一些物理过程。卫星云图的分析包 括四部分： 云的识别：即从云图上识别各种云和地表 面的物体（如冰、雪、山脉、岛屿、海洋、陆 地等）
• 由识别云的六个判据，能识别三大类：卷 • 状云、对流性云和层状云，其中包括九种云： • 卷状云、积雨云、中云(高层、高积云)、积云 、 • 浓积云、层积云、层云或雾等。 • 在卫星云图上显示的云是地面观测到云的集 • 合体，如果地面观测到的云小于卫星探测的分 • 辨率，则这种云在卫星云图上难以判别。
暗 影 纹 理
• 分析暗影注意事项： • ①暗影宽度与云顶高度有关，云顶越高，暗影 • 越宽； • • • • ②暗影宽度与太阳高度角有关，太阳高度角越 低，迎太阳一侧云的色调越明亮，背太阳光一 侧出现暗影。冬季中高纬度地区或早晨的卫星 云图上，一些较高云的暗影较明显。
• ③上午云图上，云区西边界一侧出现暗影；下 • 午云图上，暗影出现于云区的东边界一侧；
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(2)纤维状卷云 纤维状卷云在我国西部青藏高原地区很多见， 纤维状卷云的特点有： ①结构型式：纤维状卷云可以呈带状，此外在 涡旋状云区中也可见到纤维卷云； ②纹理：这种卷云的主要特征是纹理为纤维 状； ③范围大小：有的宽度可达50～100km、长达 千余千米，也有的仅表现为很短的卷云羽。
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在中红外云图上，白天物像一方面反射太 阳辐射的同时，其以自身的温度发出短波红外 辐射，所以图像上的色调不仅取决于反照率， 还决定于温度，造成图像十分复杂，根据色调 识别物像很困难。
• 白天可见光（左）与中波红外（右）图
夜间红外（右）与中波红外（左）云图
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