卫星气象学5-09
卫星气象学第五章考题
卫星气象学第五章考题
（原创实用版）
目录
1.卫星气象学的基本概念
2.卫星气象学的应用领域
3.卫星气象学的发展历程
4.卫星气象学的未来趋势
5.卫星气象学的重要性
正文
卫星气象学是一门研究如何利用卫星技术来观测和预测天气的学科。
它是气象学的一个重要分支，利用卫星在太空中的优势，可以对地球的大气层进行全面、连续、高精度的观测，为气象预报提供准确、及时的数据支持。
卫星气象学的应用领域非常广泛，包括但不限于天气预报、气候研究、自然灾害预警等。
通过卫星气象学，我们可以更准确地预测天气，及时发布预警信息，有效减少自然灾害对人类社会的影响。
卫星气象学的发展历程可以追溯到上世纪 60 年代，当时美国发射了第一颗气象卫星 TIROS-1。
此后，世界各国纷纷加入卫星气象学的研究和应用，推动了卫星气象学的快速发展。
随着科技的不断进步，卫星气象学正在迎来新的发展机遇。
未来的卫星气象学将会更加智能化、精细化和全球化，可以更好地服务于人类社会的发展和进步。
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卫星气象学课件：第1章 绪论0
卫星观测方法优势
资料一致性优势
与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均 一性和好的代表性；
尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范， 来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避 免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料 的不一致性；
站分布的不均匀等使资料的不确定性增加(点)； 气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进
第3节 气象卫星的种类及其发展概况
一、气象卫星的种类
按轨道分：
1、极轨卫星和静止卫星
按所承担的任务分：
2、实验卫星和业务卫星
二、气象卫星的发展历史
1、 极轨卫星的发展历史
1.美国的极轨业务卫星 TOS/ESSA（TIROS业务卫星/环境科学管理局卫星）系列 ITOS/NOAA（改进的TIROS业务卫星/国家海洋大气管理局）系列 TIROS-N/NOAA系列
3、气象卫星资料的接收、处理和存贮、质量控制；
4、气象卫星资料在天气预报、大气科学研究中的应 用，以及在其它有关领域中的应用（如监测森林大火 等）。
二、气象卫星遥感
遥感：在一定距离之外，不直接接触被测物体 和有关物理现象，通过探测仪器接收来自被测 物体反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行 处理、分类和识别的一种技术。
在河南、安徽和山东三省交界地区出现了轻到大雾（包括雾凇）天气，其中部分雾区被云覆盖。 经估算雾区面积大约有2.1万平方公里。雾区给当地的交通带来不同程度的影响。
强沙尘暴监测 2001.4.7.
气象卫星监测到新疆南部塔里木盆地出现了沙尘天气。受冷空气影响，塔里 木盆地东部发生沙尘天气，沙尘在偏东大风的输送下自罗布泊向西南方向扩散。 由于沙尘强度较弱，且发生在荒漠地区，其造成的影响有限。
卫星气象学第五章考题
卫星气象学第五章考题一、卫星气象学概述1.定义与作用卫星气象学是一门研究利用卫星系统进行大气观测和气象预报的学科。
它通过卫星遥感技术，对大气、海洋、陆地等多种环境要素进行实时、连续、全球性的观测，为气象预报、气候研究、环境保护等领域提供重要数据支持。
2.发展历程自20世纪60年代以来，卫星气象学经历了多次技术革新和业务拓展。
从最初的气象卫星观测，发展到如今涵盖多种遥感卫星的综合观测体系。
卫星气象学在我国也得到了长足的发展，为国家气象事业、农业、林业、水利等领域提供了有力保障。
二、卫星气象学基本原理1.卫星遥感技术卫星遥感技术是通过卫星传感器对地球表面和大气层进行遥感和探测的一种技术。
主要包括光学遥感、雷达遥感、微波遥感等。
卫星遥感仪器可获取大气、海洋、陆地等多种环境要素的数据，为气象学研究提供基础数据。
2.卫星气象观测原理卫星气象观测原理主要包括遥感和反演两部分。
遥感是通过卫星传感器收集地球表面和大气层的光学、微波等辐射信息；反演是对收集到的辐射信息进行处理和解析，得到大气温度、湿度、气压等气象参数。
三、卫星气象学主要应用领域1.气候监测卫星气象学为气候监测提供了全球范围内的大气、海洋、陆地等多种环境要素数据。
通过对这些数据的分析，可以揭示气候变化规律，为政府和企业制定应对气候变化的政策和措施提供科学依据。
2.气象预报卫星气象学为气象预报提供了实时、全球性的观测数据。
卫星气象学家可以通过分析这些数据，对天气和气候现象进行准确预报，为防灾减灾、农业生产、交通运输等领域提供重要参考。
3.环境监测与灾害预警卫星气象学在环境监测和灾害预警领域发挥着重要作用。
通过对大气污染、森林火灾、冰川变化等环境问题的监测，可以为政府和企业提供环境保护的政策建议。
同时，卫星气象学还可以及时发现和预警气象灾害，为灾害防范和救援提供有力支持。
四、第五章考题解析1.知识点梳理第五章主要介绍了卫星气象学的基本原理、卫星遥感技术、气象观测仪器及应用等领域。
兰州大学《卫星气象学》第4章-美国气象卫星观测系统-5-NOAA
《卫星气象学》电子课件（第一版）
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小结
1966年美国第1代业务气象卫星系统“艾萨”投入业务运行服务，提供了 由光导照相系统获得的全球云图。 自1966年至1978年，前后经过二十年的发展，历经“艾萨”、“诺 阿”(NOAA，又称改进型泰罗斯) 和“泰罗斯-N/诺阿” (TIROS-N/NOAA) 三代的更新，实现了昼夜云图的业务化，使气象卫星具有连续监视天气系 统生命史的能力，实现了卫星资料以高分辨率图像传输(HRPT)方式传给 用户，使卫星应用从定性走向定量。 自NOAA-6之后，该系列及其改进型卫星一直延续到今天。其第5代业务 极轨气象卫星NOAA-K、L、M、N、N’系列的第一颗——NOAA-K于 1998年5月发射(发射后称NOAA-15)。 1994年5月美国决定将现有NOAA民用极轨气象卫星和“国防气象卫 星”(DMSP)合并为“国家极轨环境卫星系统”(NPOESS)，以节省经费。 2003年开始，美国和欧盟达成协议，共同运行极轨气象卫星系统。美国提 供下午轨道的卫星，而欧盟提供上午轨道的卫星，美国NOAA-N气象卫星 (2003年发射，下午轨道)和欧盟的METOP-1气象卫星(2002年发射，上午 9∶30轨道)成对运行，这样每隔4小时就有1条卫星轨道，可获取时间均匀 分布的观测资料。
NOAA-12(NOAA-D) NOAA-13(NOAA-I) NOAA-14(NOAA-J) NOAA-15(NOAA-K) NOAA-16(NOAA-L)
NOAA-17(NOAA-M) NOAA-18(NOAA-N)
1991.5.14 19ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3.8.9 1994.12.30 1998.3.13 2000.9.21
《卫星气象学》电子课件（第一版）
卫星气象学
卫星气象学期末复习考试时间：12.27 考试地点：明N204第一章1. 第一颗气象卫星1960年4月1日，TIROS卫星升空，开创了人造卫星应用于气象的新纪元。
2. 气象卫星：概念，用途气象卫星：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。
仪器越来越先进，精度越来越高。
3. 气象卫星遥感探测的特点在空间固定轨道上运行自上而下进行观测全球和大范围的观测使用新的探测技术（遥感探测）提供丰富的观测资料，受益面广（气象+其他领域）4. 遥感探测：概念，分类，设备，内容遥感的概念气象卫星基础在一定距离之外，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。
遥感探测的分类：按工作方式分为：被动遥感和主动遥感；按波段分为：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感和微波遥感；按对象分为：大气遥感、海洋遥感、农业遥感和地质地理遥感等。
遥感探测的设备：传感器，运载工具，接收系统遥感探测的内容：各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究；遥感信息获取手段的研究；遥感信息的处理与分析判读技术的研究。
气象卫星资料直接在天气预报、大气科学研究中的应用。
（气象气象学内容）卫星气象学期末复习考试时间：12.27 考试地点：明N204 5. 气象卫星的种类（轨道上来分）近极地太阳同步轨道卫星倾甬约9（r按轨道划分•地球同步轨谊卫星〔地球静止卫星）倾角『非同步轨道卫星倾甬在9庁和『之间因此，卫星在轨道上的运行速度为 V2 = ( 2/r - 1/a )6. 现在和未来静止业务卫星（会判断卫星是静止还是极地轨道）7.中国气象卫星的命名中国的气象卫星一风云极轨气象卫星-风云奇数号靂囂第二章1.卫星运动三定律（轨道形状） *ppt 看图卫星运行的轨道是一圆锥截线（圆、椭圆、抛物线、双曲线），地球位于其中的一个焦点上。
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。
卫星气象学课件1-09ppt
造卫星。人造卫星是进行科学研究的重要工具。
2、携带各种气象观测仪器的人造卫星，用于测量大气温度、
湿度、风、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，以研究气象为
目的的卫星称做气象卫星。
3、1960年4月1日，美国第一颗气象试验卫星泰罗斯—1号发
射成功，开创了人造卫星应用于气象探测的新纪元，四十多年来，
在探测理论和技术、灾害性天气监视、天气分析预报等方面发挥了
卫星气象学（卫星云图分析） 1、气象卫星发展现状 2、气象卫星轨道和运动规律 3、气象卫星遥感观测的基本原理 4、气象卫星观测仪器、资料获取和处理应用 5、气象卫星图像的分析基础 6、中纬度天气系统的卫星云图分析 7、热带低纬度天气系统的卫星云图特征 8、气象卫星观测资料天气分析预报中的应用
讲解：XX
林草原火灾等监测预警中发挥重要作用，为各级政府防灾
减灾提供准确的决策信息。风云二号F星的发射及投入业
务运行，将在保证我国静止气象卫星观测业务连续性和增
强业务观测能力方面起到重要作用，为我国国民经济和社
会发展做出更大的贡献。
讲解：XX
8
经过四十多年的努力，中国已成功发射了6颗极轨气
象卫星和5颗静止气象卫星。目前，风云一号D星、风
云三号A星、风云二号D星和E星在轨稳定运行，风云二
号C星在轨备份。中国气象卫星已实现了从试验应用型
向业务服务型的转变。
风云三号02星成功入轨将增强应对气候变化能力
中国第一颗下午轨道气象卫星——风云三号02星2010-
11-5 日成功进入预定轨道。该星将与2008-5-27日发
射的风云三号A星共同实现中国极轨气象卫星上、下午
云二号F星。卫星采取自旋稳定方式，设计工作寿命为4
兰州大学《卫星气象学》第4章美国气象卫星观测系统1ATrainPPT课件
《卫星气象学》电子课件（第一版）
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CloudSat卫星简介
CloudSat卫星作为卫星集群的一员于2006年4月28日发射成功。 CloudSat卫星的主要仪器由美国航空航天局喷气动力实验室和
加拿大航天局共同研制，美国鲍尔航天技术公司负责卫星主体 的建造、测试和组装，并执行CloudSat卫星的发射和最初的入 轨测试。
《卫星气象学》电子课件（第一版）
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CALIPSO卫星简介
美国NASA在1998年与法国国家航天中 心(CNES)合作开始实施“云-气溶胶激光 雷达和红外探测者卫星观测”(CloudAerosols Lidar and Infrared Pathfinder Statellite Observations, CALIPSO)计划。
相互时间间隔最短为15秒，最长为15分钟，最后一颗星 与第一颗星的飞行间隔相差不到23分钟，并且卫星每15 分钟进行一次位置协调。A-Train卫星编队围绕地球旋转， 大约8秒内5颗卫星可以飞过同一检测地点。
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Aqua卫星简介
2002年5月4日当地时间早晨2时55分，美国地球观测系统 下午星系列第一颗卫星Aqua卫星在美国加里弗尼亚州万 德伯哥空军基地发射成功。 Aqua卫星取名于拉丁文，其 意思是“水”。
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4.1 A-Train卫星编队
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极轨卫星与静止卫星
目前的气象卫星主要有极轨气象卫星和静止气象 卫星两大类。
极轨卫星：飞行高度约为600-1500km，空间分辨 率高，每天在固定时间内经过同一地区2次，每隔 12小时可获得一份全球气象资料；时间分辨率较 低，重复观测时间间隔长达16天。
卫星气象学
太阳常数：指在不考虑大气作用，在平均日—地距离处，垂直于太阳入射的表面上接收到太阳的辐照度。
遥感: 在一定距离之外,不直接接触被测物体和有关物理现象,通过探测器接受来自被测物体(目标物)反射或发射的电磁辐射信息,并对其进行处理,分类和识别的一种技术.星下点：是指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点，用经纬度表示。
由于卫星运动和地球的自转，星下点在地球表面形成一条连续的运动轨迹，这一轨迹称为星下点轨迹。
截距：由于卫星绕地球公转的同时，地球不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转一周后，地球相对卫星转过的度数称之为截距。
可见截距是两个升交点之间的经度差。
大气窗：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或者散射而透过率较高的波段称做大气窗。
太阳同步卫星轨道(极轨卫星轨道)：指卫星的运行的轨道平面与太阳始终保持固定的取向，由于这种卫星轨道的倾角接近90°选择性辐射体：如果物体的吸收率(或发射率)随波长而变，则这物体称做选择性辐射体黑体是指某一物体在任何温度下，对任意方向和任意波长的吸收率或发射率都等于l，这种物体称为黑体。
黑体：液态水、新雪；灰体：陈雪、冰；选择性吸收体：液态水云、卷云、土壤、草地、沙漠、森林、混凝土、城市；辐射平衡：如果一个物体在某一温度从外界得到辐射能，恰等于物体因辐射而失去的辐射能，则该物体的热辐射达到平衡，而温度保持不变，这一热辐射过程称做平衡热辐射或辐射平衡。
局地热力平衡：可设想大气中存在如下状态：在这个状态中，气体的每一体积元量犹如处在热力平衡状态中(对这个体积温度而言)，这样的平衡称局地热力平衡。
基尔霍夫辐射定律：指的是在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐射出射度与单色吸收比之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。
大气的散射效应：主要起因于大气中悬浮的气溶胶粒子，如尘埃、水滴、冰晶等对电磁辐射的散射作用，它将使辐射在大气中传输时改变方向，散射过程中辐射能量将在空间重新分配，分配方式与辐射波长、粒子尺度和形状以及粒子的折射率有关。
卫星气象学ppt课件
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绝对黑体：所有波长吸收率均为1，A = 1。
单色黑体：某一波长吸收率为1，Al = 1 。 灰 体 ：吸收率不随波长变化，但小于1。
1859年，德国物理学家Kirchhoff辐射定律指出物 体在已知温度下，对辐射能之放射率或吸收率与 物体表面之性质有关。而黑色物质对辐射能具有 较大的吸收能力。如果一个物体在任何温度下能 吸收任何频率的辐射能，那么这个物体便称为黑 体。事实上，完全黑体并不存在，研究黑体辐射 时，常以人工制成一完全黑体讨论之。如图所示， 当外界辐射能经由小孔射于空腔时，此辐射能经 过多次反射后，几乎无机会再由小孔出现，故可 视为辐射能被空腔所完全吸收，而称之以完全黑 体。若加热此物体至某一温度，观察由小孔辐射 出之光谱其光谱与在同一温度之黑体所吸收辐射 者，完全相同。
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(m)=102厘米（cm）=103毫米（mm）=106微米（m）=109纳米（nm）
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3、电磁波的量子特性
从量子的观点看，电磁辐射可以看作是一粒一粒以光速c运动的粒子 流，这些粒子称为光量子，每一光量子具有的能量为
特 征：与温度有关。 微 波：波长：1mm —30cm。大于30厘米的波称无线电波。
产生：内部分子的转动引起的。
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Electromagnetic radiation is characterized by its frequency ,
wavelength , wave number
or photon energy
5卫星气象学_第五章
• 另外，弧状云线是中尺度对流系统中的重要 • 成员，是雷暴外流的前边界。
• 斜压叶状云系云型与高空流型和风场特征
云型a 出现在大振幅槽底或槽前，高空急流呈 气旋性弯曲，急流轴位于云系上游一端尖端处。 云型b 出现在一个小振幅槽中，纬向气流或长 波槽的后部，云系上游的急流为平直宽广区。
• 云型c： 出现在长波浅脊中，或在一条地面 • 锋带被卷入中层脊迅速变宽时。
• 云型d： 为新月型(左边)和气旋式带状火把 • 型(右边)两种。它们出现在闭合低压的斜压 • 带中，在冷的一侧没有反转点或凸起部分。 • 虽然它们与其他斜压叶云系有相当不同，但 • 它们与锋生、降水增长以及风场特征均有相 • 同的关系。它们形成在闭合低压周围最大风 • 的左前象限。
东部逗点云系与东部逗点云系与500hpa槽线槽线青藏高原北侧高空槽云带青藏高原北侧高空槽云带横贯我国大陆上的高空槽云系横贯我国大陆上的高空槽云系南支槽带状云系南支槽片状卷云系青藏高原南侧和东侧的切变性云系青藏高原上空为高压控制呈现大片无云区其南侧云系ab为暖高压南侧的切变性云系东侧云系为暖高压南侧的切变性云系东侧云系cd是两高压间的切变线云系
• 当冬季洋面冷锋后面的冷空气从大陆进入海 • 面，受到暖的海面加热，在海面与气温相差 • 大的地区，形成开口(未闭合)细胞状云系， • 在海面温度相差较小的地区形成闭合细胞状 • 云系。这种细胞状云系的直径为40～80km， • 由于尺度较大，一般不易在地面上观测到。 • 凡是出现细胞状云系的地区，风速垂直切变 • 都较小，如果风的垂直切变较大，细胞状云 • 系也就被破坏。
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-概论 课件
CH9
CH5 CH10
FY-1携带仪器
• （1）可见光和红外扫描辐射计 • （2）空间环境探测器
•
FY-1A,1B 5 通道
•
FY-1C,1D 10 通道
FY-3 携带仪器
• (1） 可见光和红外扫描辐射计 • （2） 红外分光计 • （3） 微波温度计 • （4） 微波湿度计 • （5） 微波成像仪 • （6） 中分辨率光谱成像仪 • （7） 紫外臭氧垂直探测仪 • （8） 紫外臭氧总量探测仪 • （9） 地球辐射探测仪 • （10）太阳辐射监测仪 • （11）空间环境探测器
②俄罗斯的“流星”号气象卫星系列； 俄罗斯“流星-I”气象卫星
③日本GMS地球同步轨道业务气象卫星系列；
日本GMS气象卫星
日本MASAT气象卫星
④欧洲空间局的Meteosat地球同步轨道业务 气象卫星系列；
欧洲METOP气象卫星
欧洲MSG气象卫星
⑤印度INSAT地球同步轨道业务气象卫星系列； 印度INSAT 3C 卫星
⑥中国的“风云” 气象卫星系列 1988年9月7日、l990年9月3日和l999年5月10 日，先后发射了第l颗、第2颗和第3颗“风云”l 号太阳同步轨道气象卫星；
风云1号气象卫星
风云一号卫星
风云一号卫星图像仪的观测通道
CH1 CH6
CH2
CH3
CH4
风云一号卫星图像仪的观测通道
CH7
CH8
六、遥感探测的特点
• ①在固定轨道上对地球大气进行观测
• ②实现全球和大范围观测
• •
③如一在幅空L间an自dsa上t图向像下，观覆测盖面积185 km×185 km， ④在所5取采~得6用m的遥in数内感据可探可完测进成行方扫大式描面，积实资现源对和地环的境大调面查积，同步观测。
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。
卫星气象学章考习题带答案
卫星气象学章考习题带答案文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）卫星气象学1-4章考试题一、填空题。
每空1分，共45分。
1、卫星气象学是指如何利用（气象卫星探测）各种气象要素，并将（卫星探测）到的资料如何用于大气科学的一门学科。
2、利用气象卫星对大气进行遥感探测称作（气象卫星遥感），亦称（卫星大气遥感）。
3、卫星气象学主要研究（60KM ）以下大气中各气象要素的获取和应用。
4、遥感按工作方式可以分为（主动遥感）和（被动遥感）。
5、(暴雨）和（强雷暴）是灾害性危险天气系统，对人们的生命财产常造成严重损失。
6、卫星作为一个（天体），它要受到其他天体的（引力）的作用。
7、对于第一定律，圆锥截线表示为θcos 112e e a r +-=，θ是矢经与半长轴之间的夹角，称（真近点角）。
8、由于卫星运动和地球的自转，星下点在地球表面形成一条连续的运动轨迹，这一轨迹称为（星下点轨迹）。
9、由于卫星绕地球公转的同时，地球不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转一周后，地球相对卫星转过的度数称之为（截距）。
10、当卫星倾角为90°时，卫星通过南北两极，这种轨迹称之（极地轨道）。
11、地面的（散射辐照度）为分子散射、气溶胶粒子散射和地面与大气之间多次散射之和。
12、表示卫星探测分辨率的参数有三个，分别为：（空间分辨率）、（灰度分辨率）和（时间分辨率）。
13、卫星云图的增强处理是对灰度或辐射值进行处理，通过（灰度变化），将人眼不能发现的目标物细微结构清楚的表现出来。
14、从卫星到观测地表面积之间构成的空间立体角称作（瞬时视场）。
15、（等效噪声温度差）是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的改变正好等于等效噪声功率时的温度差。
16、光学系统的作用是手机目标物发出的（辐射能），并将其传给探测器。
17、由于云和气溶胶（特别是火山灰）对太阳辐射的强散射作用，导致到达地面的太阳辐射能减少，称为(阳伞效应或反射效应).18、当太阳光从水面单向反射至卫星仪器内，则其在卫星云图上表现一片色调较浅的明亮区域，这区域称做（太阳耀斑区）。
卫星气象学
卫星气象学
李玉兰
【期刊名称】《地球科学进展》
【年(卷),期】1991(6)5
【摘要】根据气象卫星所获得的各种大气探测资料,对大气的状态和其变化进行分析和研究,称作卫星气象学。
随着空间技术的迅速发展,在20世纪50年代后期出
现了人造地球卫星,这一先进技术很快引入到气象科学领域。
1960年美国发射第一颗气象卫星以来,全世界已经发射了近百个气象卫星,获得大量全球范围的大气探测
资料。
1970年我国发射了第一颗人造地球卫星,为我国气象卫星的发展奠定了基础。
与此同时,我国自行设计研究了卫星云图接受设备。
【总页数】3页(P68-70)
【关键词】卫星气象学;卫星云图
【作者】李玉兰
【作者单位】中国科学院大气物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P405
【相关文献】
1.《卫星气象学》精品课程建设探讨 [J], 官莉
2.环境卫星在气象业务与研究中的应用——美国气象学会声明（2006年1月25日） [J], 陆文杰（摘）
3.卫星气象学精品课程建设之探讨 [J], 官莉;王振会
4.大气科学专业课程思政教学实践
——以卫星气象学课程为例 [J], 陈斌;董莉;王怿萱;杨毅;王鹏波;陈怡彤5."卫星气象学"混合式教学实践探讨 [J], 关吉平;廖麒翔;何明元;龙智勇;李浩
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一、可见光云图基本特点 1．可见光云图观测原理 卫星在可见光大气窗区观测，大气中的散射辐射很小时，这时
可以略去(3．377)式中第一、二、四项，卫星接收到的辐射为：
式中ρλ (μ，φ；一μsunφsun)是双向反射率。在水平方向近似为 均匀的，地面为朗伯面各向同性，不考虑大气散射时，传输方程为
式中ρL (λ)是朗伯面反照率。〒λ（τλs ，μsun ) 、 〒λ（ τλs ，μ ）分别是太阳光入射方向和卫星观测方向的大气 透过率。由于又在大气窗区〒λ （τλs ，μ sun ) ≈〒λ(τ λs， μ）≈1，所以上式又可以写为：
从上式可见，由于Eλ ( ∞)是入射大气顶的辐射，通常可以当作定 值，因此卫星在可见光谱观测的辐射可以近似地认为与地面的反照 率ρL （λ）和太阳的天顶角余弦μsun成正比。
2．可见光云图的特点 可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段，CHl(0．68— 0.725μm）通道或静止卫星的(0．52—0．75μm)，测量来自地面 和云面反射的太阳辐射，将这种地面目标物反射的太阳辐射转换为 图像，卫星接收的辐射越大，用越白的色调表示；接收到的辐射越 小，用越暗的色调表示，就得到可见光云图。在可见光云图上，物 像的色调决定于反射太阳辐射的强度。而卫星接收到的反射太阳辐 射决定于入射到目标物上的太阳辐射，及目标物的反照率。入射至 目标物的太阳辐又与太阳高度角有关。因此，在可见光云图上物像 的色调与其本身的反照率和太阳高度角有关。
卫星云图主要反映地面、云面的特性，选取波长很重要： ①减少大气对观测的影响：选用大气窗区，尽可能避免存有气 体吸收和散射的波段，以达到清楚观测地表或云分布； ②根据观测对象特征差异确定选用的波段：根据目标物光学特 性，选择观测对象与其它目标特征差异最大的波段； ③根据卫星观测目标的特性确定观测资料类型： 卫星资料有两大类，一类图像资料，如卫星云图、水汽图等， 由成像类辐射仪获取，成像迅速，时、空分辨率高，直观形象，水 平分布连续，使用方便；另一类数字资料，光谱分辨率高，用于大 气温度和成分的探测。
卫星云图为天气预报、大气流场和各种物理量场提供重要信息； 监视中、小尺度天气现象；提供海洋、高原和沙漠地区的气象资料； 监测灾害天气有重要作用。时空分辨率高，观测通道越来越多，图 像种类增加，定量化资料越来越多，应用前景广阔。
卫星云图分析的主要内容有： ①区分不同通道的云图，是见光云图还是红外云图、分裂窗的 红外云图是哪个通道等等； ②区别地表和云区，尤其是将云和雪区别开来； ③识别不同种类的云，高云、中云、低云、积云、层云等； ④分析云系分布、对应的天气系统、发展阶段和未来演变； ⑤从云图估计各种气象要素；如风、温度、湿度、大气稳定度、 垂直运动、涡度、云参数和降水等。 ⑥将卫星云图与常规天气图，雷达资料等结合全面综合分析。
图5．2给出了近红外波段和短波红外波段的色调变化
图中还可见：近红外波段，水面与陆面间反照率差异加大；植 被在可见光的红波段是叶绿素吸收带；植被长势越好，反照率越小， 近红外波段，植被的反照率显著增加。用该通道与第一通道综合应 用可以监测植被生长状况、水陆界面、土壤湿度、冰雪融化情况、 大气污染等。
4、 1．6μm 近红外通道云图特点 在NOAA卫星上增加有1．6μm近红外通道，目的在于： ①可用于区分雪和云；在可见光谱段雪和云的反照率相近， 1．6µm近红外通道，两者差别明显，雪的反照率明显高于由水滴组 成的低云反照率，因此可区分积雪和云； ②可观测云的相态； ③可观测气溶胶的光学厚度。 图5．2给出了近红外波段和短波红外波段o．86µm、1．64µm、 2．13µm、3．75µm的色调变化。
影响可见光云图亮度的主要因素： (1)反照率对可见光云图上色调的影响 从上式可以看到，在一定的太阳高度角下，卫星接收 到的辐射仅决定于物体的双向反射率，如果将地面看成朗 伯面，则卫星接收的辐射仅取决于物体的反照率，物体的 反照率越大，它的色调越白；反照率越小，色调越暗。 表5．1为各种云和地面目标物体的反照率，可以看出： ①水面的反照率最低，厚的积雨云反照率最大； 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。
表5．1 一些主要云和地面目标物的反照率
表5．2给出了各类地面目标物在可见光云图上的色调。 反过来，也可以根据卫星云图上的色调估算入射到地表面的太
阳辐射、物像的反照率和双向反射率。
(2)太阳高度角对可见光云图上色调的影响 太阳高度角决定了卫星观测地面时的照明条件，太阳高度角越 大，光照条件越好，卫星接收的反射太阳辐射也越大，否则越小。 太阳高度角随季节和纬度变化：北半球冬季小，夏季大；高纬 小，低纬大。 一天中太阳高度角有日变化：早晚低，正午高。云图上，太阳 高度角低，色调暗。中午的云图，光照好，反差大，图片明亮。 3、0.87μm 近红外云图的特点 NOAA系列卫星第二通道波长范围为0.725—1.10μm，中心波 长为0.87μm，波长主要处于近红外谱段，有很小部分处在可见光 谱段，此谱段的云图称为近红外云图。卫星观测的也是来自地面和 云面反射的太阳辐射，这一通道物像的反照率与第一通道不同，云 图上色调也不同。图5．1为主要目标物反照率随波长的变化，可见， 从可见光到近红外，水面的反照率随波长增加明显减小；陆地或干 燥土壤反照率，随波长的增加而增加；
第五章 卫星云图观测原理和识别
第一节 卫星云图观测原理和基本特征 第二节 卫星云图上识别云的判据 第三节 卫星云图上各类云的识别 第四节 卫星云图上地表特征分析
第一节 卫星图像的基本特征 卫星云图是气象卫星最早的观测项目之一。早期观测得到的是
电视云图，ห้องสมุดไป่ตู้限于白天。探测技术发展到1970年代，美国第二代业 务气象卫星姿态改为三轴定向稳定，采用扫描辐射仪，选择多通道 观测，可得到白天的可见光云图，红外或其它类型的云图。