卫星云图的识别与降水的预报

温彦春 郭良勤 洪莹 孙吴县气象局 164200

卫星云图的识别与降水的预报

温彦春 郭良勤 洪莹 孙吴县气象局 164200

从卫星云图的区别、常见的云型、重要天气系统云型的特征以及对降水的作用等方面进行分析。

云图:识别；预报

1 引言

在日常工作中经常使用卫星云图预报降水，但对它的了解并不是特别详尽，通过本文能够加深对云图的认识和理解。

2 卫星云图的区别

在可见光图像波段，气象卫星接收的是地表和云对太阳辐射的反射辐射，由于太阳温度很高（6000°K），发射辐射很强，卫星收到的反射辐射也很强。因此，可见光图像的分辨率较高（1.25Km）。在标准红外图像波段，气象卫星接收到地表和云发出的长波红外辐射，由于地球-大气系统的平均温度为256°K，所以发出的辐射能量远比太阳弱。因此，标准红外图像的分辨率只有5Km。水汽图像与前两种图像不同，它是吸收带的图像。中心波长为6.7цm的波段是水汽的强吸收带。地表和云的辐射波水汽吸收后，又由水汽在辐射，卫星探测到的辐射强度，由于水汽的吸收和再辐射而不昀识别。水汽图像是红外波段的图像，该波段的辐射是由地球大气系统发出的，探测的是大气中水汽的含量多少，所以分辨率也只有5 Km。如果大气中没有水汽（绝对干燥），那么水汽图像就和标准红外图像一样。

在实际工作中常用的云图是标准红外云图，看起来比较直观，有时容易被误解，认为云图中的白色区域就是实际云的范围，实际上它探测的是云预温度值，通过NICAPS很容易了解某地上空的云顶温度值，下面以标准的红外图像作说明。

3 卫星云图上常见的云型和云系

3.1 带状云系

一种相对宽而连续的云型称为云带，具有清晰的弯曲或不弯曲的长轴，属于天气尺度云系，带状云系主要由多层云系组成，通常有地面锋面相伴随。

3.2 涡旋云系

它是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中心辐合而成的。与大尺度涡旋相联系。

3.3 云线

云线由长线为30至几百公里的对流云团组成，范围较小，对应的天气系统不是太明显。

3.4 云团

云团是产生暴雨和强对流天气的一种重要中尺度系统，云团由多个在小不等的积雨云、混合性云和积云与层云所组成，在云图上亮度较高，以圆形或椭圆形为主。

3.5 细胞状云系

卫星云图上形似细胞状的云称作细胞状云系，看起来较分散，是不连续的积云形成，不会形成太强的降水。

3.6 逗点云系

形如逗号的云系称作逗点云系，往往出现在地面低压中心附近，范围相对较小。

3.7 斜压叶云系

与高空西风气流中的锋生相联系的一种植物叶片状云型，出现在地面锋形成不久，范围较大，但强度小，不会立即形成较强的降水。

4 重要天气系统的云型特征

4.1 锋面云系

锋面云系为一条长达数千公里、宽近百至数百公里不等的长云带，并且常常由多层云系组成。

4.1.1 冷锋云系

与温带气旋连接的冷锋云带，一般长1000km，宽200～300 km，并且距涡旋中心越远云带越窄，云带的气旋性曲明显。

冷云与高空风平行时，往往是最活跃的冷锋，其云带较宽而且密实完整，色调很亮。不活跃冷锋往往与高空风正交，斜压性较小，冷平流弱，风速的垂直切变也委小。云带窄而破碎和断裂，并且以低空积云及层积云为主；有的甚至无云带出现，云和降水都较弱。

4.1.2 暖锋云系

识别暖锋比冷锋困难，这是因为暖锋只是温带气旋初生阶段才比较清楚，同时暖锋的云区和云型多种多样。

活跃暖锋云系的明显特征，表现为一条宽300～500km、长几百km的带状云区，长宽差异不大；云区由多层云系组成，并伴有较强降水。弱暖锋表现为卷云带，暖锋位置可以定在暖锋云系里靠近后边界处。

4.1.3 锢囚锋云系

锢囚锋云系表现为一条宽300km的较白亮螺旋云带，其中心与气旋环流中心重合，它的后边界一般整齐光滑，并伴有舌状冷空气无云或少云区，云带的前边界参差不齐。

4.1.4 静止锋云系

静止锋云表现为一条没有气旋性或反气旋曲率的宽云带。它的边界不规则，云区内云的分布不均匀，有时有开裂区；有时云带很宽广，云区中量稠密，有的还会有气旋发展。

4.2 高空槽云型

4.2.1 高空槽云型

槽线前后垂直运动的符号和风向差别，在卫星云图上由不同的云型反映出来。最常见的鉴别对流层中上部槽线位置的三种云型是面云带中的断裂口、增强的积云以及卷云纹理。

4.2.2 高空脊云型

高空脊云型的宽度、走向及其前边界特征，可用于确定脊的振幅或其陡峭程度。高空脊可以分成尖脊、中宽脊和宽脊。

4.3 雷暴云团和暴雨云团

4.3.1 雷暴云团

雷暴云团的云型呈椭圆形，长轴与风的垂直切变走向一致。初生时表现为较小的密实白亮小云块，边界光滑；成熟时，在其高空风上风一侧边边界光滑整齐，下风方一侧为羽毛状卷去砧，边界模糊。它的前边界呈弧状，移速较快；若表现为几个白亮单体时，常常排列成弧状，有的还呈逗点状云型。

4.3.2 暴雨云团

暴雨云团与雷暴云团差异很大，主要表现为云型可以是圆形、椭圆形或涡旋状，也有半圆形与颗粒状的，几个云团同时出现时也常呈离散状，它的形成的发展在风的垂直切变较小处。云顶卷云向四周伸展，边界模糊，云团呈絮状，只有在初生时边界才较光滑；块状结构不明显，范围大。

5 降水的预报

降水的预报主要是根据降水的移动和生消变化来判断雨区的位置，从云图上看到的是云顶温度的分布。云预温度能够反映云团降水强弱的最重要的特征量，云顶温度与云的灰度存在着一定的对应关系，温度值越低，灰度值越大，所产生的降水度也越大。降水估计都是用阈值法确定水区，即当云顶温度低于某一温度阈值时可能产生降水。温度阈值取得过低会增大雨区漏判面积，温度阈值取得过高虽然减小了对雨区的漏判，却又增大了对雨区的误判。温度阈值实质上就是区别云中的无降水的云顶温度临界值。

在对雨区估计时，CST是一项较为客观的定量指标，即:

其中B为正确判断的雨区面积，A为误判面积，C为漏判面积。C S I的合理性表现在它不仅考虑到对雨区的漏判，而且考虑了对雨区的误判。因此阈值选取的好坏直接影响到CSI的高低，通常采用的做法是双阈值法，只有那些分裂窗亮温差低于某一阈值，同时云顶温度又不低于另一温度阈值的才是降水云，这需要在实际工作中根据云顶温度与实际雨区的关系和不同的季节确定阈值的高低，通过它来得到实际降水云的大小，做出降水的预报。阈值不是一个固定的常数，根据季节的不同，需要相应的调整。

可通过的MICAPS中的雷达拼图调色板把卫星云图作假彩色处理，根据颜色的不同来判断云的强度和降水的分布。

用云图做天气预报，还要考虑云图中云的走向和移动速度。云的走向主要参考地面天气系统的移动方向，根据欧洲数值、T213地面和500hPa高空预告图，判断出未来所处的天气系统来决定云的移动方向。云的移速主要根据前后云图中的移动快慢判定云的移动速度。利用图和地面系统配合的程度，再参考其它辅助图，不能完全根据云图就把降水预报做出来。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.001

温彦春（1974-），男，黑龙江省北安市人，成都信息工程学院，本科，工程师。