雷达卫星分析(课堂PPT)
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• 冷锋
– 冷平流中的冷锋 – 暖平流中的冷锋
• 暖锋 • 锢囚锋
73
Case in Europe
74
暖锋云带
• 与冷锋相连接的呈反气旋弯曲的天气尺度云 带
• 可见光图像上系统的后部呈白亮，前部灰白 • 水汽和红外图像上均为白色
75
Warm Front Band
76
Warm Front Band
（只出现在可见光图象上）
54
55
纹理
云顶表面光滑程度
多起伏、多斑点、皱纹 纤维状
光滑和均匀
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
3 天气现象的卫星云图
• 冷空气 • 大雾 • 降水 • 台风 • 强对流（雷暴）
68
可见光
69
红外
70
中红外
71
水汽
72
常见的天气系统
41
2 卫星资料处理与分析基础
• 层云、雾
– 锋面附近呈现一大片或带状，冬季洋面上冷锋后或副 高东南象限呈球状闭合细胞状云系
– 可见光图像：洋面为大片的白色；陆地为断裂的、稀 疏的灰色
– 红外云图：深灰色到灰色 – 边界光滑、纹理均匀 – 雾会沿山脉、河流、海岸线分布
42
结构形式
带状 涡旋状 团（块）状 细胞状
40
2 卫星资料处理与分析基础
• 中云（高层云、高积云）
– 成片出现 – 可见光图像上色调跨度较大（多层云系影响） – 红外云图上为中等程度的灰色 – 中云不一定有暗影和确定的边界形状
• 积云、浓积云
– 线状、开口状 – 纹理不均匀，多斑点和皱纹 – 边界不整齐、不光滑（局地加热的不均匀性） – 可见光图像上白亮，红外云图上色调不一
波状
43
44
云 的 识 别
45
暴 雨 云 团
46
范围大小
锋面、气旋——上千公里 对流云——几公里
47
锋 面
48
边界形状
直线 圆形 扇形 气旋性弯曲 反气旋性弯曲 整齐和不整齐
49
50
51
色调（亮度、灰度）
物象的明暗程度 可见光—反照率 红外—物体温度
52
53
暗影
在一定的太阳高度之下 高的目标物在低的目标物上的投影
16
弓形回波（雷暴云）
17
回波穹隆、悬挂回波和砧状回波
18
19
台风KHANUN特征分析
20
2004年4月22日冷空气爆发（合肥雷达）
21
太阳的雷达显示
22
23
1 基本概念
• 卫星上携带有各种气象观测仪器，测量大气参数， 这种专门用于气象目的的卫星叫做气象卫星
• 气象卫星分类
– 静止气象卫星，地球同步轨道，相对地球而言静止， 观测的1/3球面，位于赤道上方，轨道高度约为 35800Km
77
78
79
80
其它常见天气现象
• 涡旋 • 云街 • 低云 • 雷暴云 • 梅雨锋
81
高原大涡
82
云街
83
低云
84
85
86
云团 暗影 可见光
87
雷暴云
– 极轨气象卫星，太阳同步轨道，观测全球，围绕地球 运动，能够观测两级，轨道高度约为350－1500Km
24
1 基本概念
• 静止卫星：FY2、GMS、GOES、MTSAT • 极轨卫星：FY1/3、NOAA、TRMM、EOS • 卫星观测原理：接收电磁波信号，从信号中来反
映大气状态
– 按仪器观测方式分为
– 一个距离库中后向散射的大小 – 粒子尺度的大小
• 径向速度
– 相对于雷达站的移动速度
• 谱宽
– 速度谱宽，反映速度离散程度
4
2 雷达产品及其识别基础
• 常用的雷达产品
– 3个基数据产品
• 反射率因子（R） • 径向速度（V） • 谱宽（S）
– 组合反射率因子（CR） – 垂直液态水含量（VIL） – 回波顶高（ET）
雷达卫星分析
1
目录
• 雷达ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测与分析
– 雷达数据构成 – 雷达产品及其识别基础 – 天气现象的雷达图像
• 卫星观测与分析
– 基本概念 – 卫星云图解译基础 – 天气现象的卫星云图
2
1 雷达数据构成
• 新一代多普勒天气雷达的数据主要包括反 射率因子、径向速度和谱宽三个因子
3
1 雷达数据构成
• 反射率因子——回波强度
– 结构形式：带状、涡旋状、团状、细胞状 – 范围大小 – 边界形状：直线、圆形、气旋性弯曲 – 色调 – 暗影 – 纹理
39
2 卫星资料处理与分析基础
• 卷云
– 温度低、反照率高 – 红外与水汽云图上白亮、可见光图像上由深灰色到白
色 – 纹理呈现纤维状或羽状
• 积雨云
– 团状，结构紧密 – 各种通道图像上色调为白亮 – 纹理光滑，当出现穿透性对流云时云顶多起伏 – 早晚时刻可见光图像上存在暗影
• 时间分辨率
– 卫星对同一地区观测的时间间隔
28
1 基本概念
• 卫星数据构成（FY2卫星）
– 可见光通道（反射率） – 红外分裂窗通道（亮度温度） – 水汽通道（亮度温度） – 中红外通道（亮度温度）
29
30
31
32
33
34
35
36
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38
2 卫星云图解译基础
• 卫星云图上识别云的六个判据
5
6
7
8
9
10
11
12
3 天气现象的雷达图像
• 晴天（无回波） • 小雨 • 暴雨 • 冰雹 • 雷暴云 • 台风 • 冷空气
13
小雨 暴雨
14
2005年5月31日14点47分在北京产生大 冰雹的超级单体风暴
15
钩状回波：强冰雹云伴随着强的低层上升入 流的进一步发展，入流缺口会演变成钩状， 常出现在回波移动方向的右侧或后右侧
26
1 基本概念
• 卫星图像生成原理
– 将接收的电磁波能量转换为亮度温度、反照率等物理 量，以图像的形式显示这些物理量
27
1 基本概念
• 空间分辨率
– 卫星在某一时刻观测地球的最小面积。空间分辨率与 卫星高度有关，高度越高观测视角越大，空间分辨率 降低
• 灰度分辨率
– 能分辨的最小温度差或反照率差值称之为温度分辨率 或灰度分辨率
• 主动（卫星发射电磁波，接收反射回的信号） • 被动（接收来自地球的电磁波信号）
– 按波谱范围分为：微波、红外、可见光
25
1 基本概念
• 常见的卫星通道
– 可见光通道 (0.58-0.68μm)—太阳反射光 – 近红外通道(0.84-0.89 μm) —太阳反射光 – 短波红外通道(3.55-3.95 μm)--混合辐射 – 长波红外通道(10.3-11.3 μm)—地物热辐射 – 分裂窗通道 (11.5-12.5 μm) —地物热辐射 – 微波通道(mm) —地物热辐射
– 冷平流中的冷锋 – 暖平流中的冷锋
• 暖锋 • 锢囚锋
73
Case in Europe
74
暖锋云带
• 与冷锋相连接的呈反气旋弯曲的天气尺度云 带
• 可见光图像上系统的后部呈白亮，前部灰白 • 水汽和红外图像上均为白色
75
Warm Front Band
76
Warm Front Band
（只出现在可见光图象上）
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纹理
云顶表面光滑程度
多起伏、多斑点、皱纹 纤维状
光滑和均匀
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3 天气现象的卫星云图
• 冷空气 • 大雾 • 降水 • 台风 • 强对流（雷暴）
68
可见光
69
红外
70
中红外
71
水汽
72
常见的天气系统
41
2 卫星资料处理与分析基础
• 层云、雾
– 锋面附近呈现一大片或带状，冬季洋面上冷锋后或副 高东南象限呈球状闭合细胞状云系
– 可见光图像：洋面为大片的白色；陆地为断裂的、稀 疏的灰色
– 红外云图：深灰色到灰色 – 边界光滑、纹理均匀 – 雾会沿山脉、河流、海岸线分布
42
结构形式
带状 涡旋状 团（块）状 细胞状
40
2 卫星资料处理与分析基础
• 中云（高层云、高积云）
– 成片出现 – 可见光图像上色调跨度较大（多层云系影响） – 红外云图上为中等程度的灰色 – 中云不一定有暗影和确定的边界形状
• 积云、浓积云
– 线状、开口状 – 纹理不均匀，多斑点和皱纹 – 边界不整齐、不光滑（局地加热的不均匀性） – 可见光图像上白亮，红外云图上色调不一
波状
43
44
云 的 识 别
45
暴 雨 云 团
46
范围大小
锋面、气旋——上千公里 对流云——几公里
47
锋 面
48
边界形状
直线 圆形 扇形 气旋性弯曲 反气旋性弯曲 整齐和不整齐
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51
色调（亮度、灰度）
物象的明暗程度 可见光—反照率 红外—物体温度
52
53
暗影
在一定的太阳高度之下 高的目标物在低的目标物上的投影
16
弓形回波（雷暴云）
17
回波穹隆、悬挂回波和砧状回波
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台风KHANUN特征分析
20
2004年4月22日冷空气爆发（合肥雷达）
21
太阳的雷达显示
22
23
1 基本概念
• 卫星上携带有各种气象观测仪器，测量大气参数， 这种专门用于气象目的的卫星叫做气象卫星
• 气象卫星分类
– 静止气象卫星，地球同步轨道，相对地球而言静止， 观测的1/3球面，位于赤道上方，轨道高度约为 35800Km
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80
其它常见天气现象
• 涡旋 • 云街 • 低云 • 雷暴云 • 梅雨锋
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高原大涡
82
云街
83
低云
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云团 暗影 可见光
87
雷暴云
– 极轨气象卫星，太阳同步轨道，观测全球，围绕地球 运动，能够观测两级，轨道高度约为350－1500Km
24
1 基本概念
• 静止卫星：FY2、GMS、GOES、MTSAT • 极轨卫星：FY1/3、NOAA、TRMM、EOS • 卫星观测原理：接收电磁波信号，从信号中来反
映大气状态
– 按仪器观测方式分为
– 一个距离库中后向散射的大小 – 粒子尺度的大小
• 径向速度
– 相对于雷达站的移动速度
• 谱宽
– 速度谱宽，反映速度离散程度
4
2 雷达产品及其识别基础
• 常用的雷达产品
– 3个基数据产品
• 反射率因子（R） • 径向速度（V） • 谱宽（S）
– 组合反射率因子（CR） – 垂直液态水含量（VIL） – 回波顶高（ET）
雷达卫星分析
1
目录
• 雷达ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测与分析
– 雷达数据构成 – 雷达产品及其识别基础 – 天气现象的雷达图像
• 卫星观测与分析
– 基本概念 – 卫星云图解译基础 – 天气现象的卫星云图
2
1 雷达数据构成
• 新一代多普勒天气雷达的数据主要包括反 射率因子、径向速度和谱宽三个因子
3
1 雷达数据构成
• 反射率因子——回波强度
– 结构形式：带状、涡旋状、团状、细胞状 – 范围大小 – 边界形状：直线、圆形、气旋性弯曲 – 色调 – 暗影 – 纹理
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2 卫星资料处理与分析基础
• 卷云
– 温度低、反照率高 – 红外与水汽云图上白亮、可见光图像上由深灰色到白
色 – 纹理呈现纤维状或羽状
• 积雨云
– 团状，结构紧密 – 各种通道图像上色调为白亮 – 纹理光滑，当出现穿透性对流云时云顶多起伏 – 早晚时刻可见光图像上存在暗影
• 时间分辨率
– 卫星对同一地区观测的时间间隔
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1 基本概念
• 卫星数据构成（FY2卫星）
– 可见光通道（反射率） – 红外分裂窗通道（亮度温度） – 水汽通道（亮度温度） – 中红外通道（亮度温度）
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2 卫星云图解译基础
• 卫星云图上识别云的六个判据
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3 天气现象的雷达图像
• 晴天（无回波） • 小雨 • 暴雨 • 冰雹 • 雷暴云 • 台风 • 冷空气
13
小雨 暴雨
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2005年5月31日14点47分在北京产生大 冰雹的超级单体风暴
15
钩状回波：强冰雹云伴随着强的低层上升入 流的进一步发展，入流缺口会演变成钩状， 常出现在回波移动方向的右侧或后右侧
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1 基本概念
• 卫星图像生成原理
– 将接收的电磁波能量转换为亮度温度、反照率等物理 量，以图像的形式显示这些物理量
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1 基本概念
• 空间分辨率
– 卫星在某一时刻观测地球的最小面积。空间分辨率与 卫星高度有关，高度越高观测视角越大，空间分辨率 降低
• 灰度分辨率
– 能分辨的最小温度差或反照率差值称之为温度分辨率 或灰度分辨率
• 主动（卫星发射电磁波，接收反射回的信号） • 被动（接收来自地球的电磁波信号）
– 按波谱范围分为：微波、红外、可见光
25
1 基本概念
• 常见的卫星通道
– 可见光通道 (0.58-0.68μm)—太阳反射光 – 近红外通道(0.84-0.89 μm) —太阳反射光 – 短波红外通道(3.55-3.95 μm)--混合辐射 – 长波红外通道(10.3-11.3 μm)—地物热辐射 – 分裂窗通道 (11.5-12.5 μm) —地物热辐射 – 微波通道(mm) —地物热辐射