雷达回波和卫星云图观测夜间云浅析

杨海龙 钱继成

摘要：通过卫星云图图象的形态、结构、亮度和纹理等特征，可以识别云的种、属及降水状况。可以识别大范围的云系，如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等，并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴，高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。根据晴空无云的区域，推断反气旋和高空高压脊的位置。从卫星云图上发现了一些新的云系；如细胞状云系、云街、热带云团等。利用云状在卫星云图、多普勒雷达图中的外形、结构和图像特征，归纳了若干利用卫星云图和多普勒雷达图像在夜间云观测中应用的一些方法。如卫星云图上积雨云常呈球形或胡萝卜形；高层云和高积云为层状；卷云为纤维状等特点。雷达图上雨层云为分片成片、面积大和回波在20dBz左右，积雨云为结构紧密、棱角分明、回波强度大等特点。

关键词：大气探测；夜间云观测；卫星云图；雷达图像

云状最能从空间反映某处特定时问的天气状况，云状观测是地面气象观测中的重要组成部分，也是难度较大的目测项目。特别是在夜间，由于光照不足，观测员难以像白天那样清楚地看见天上云的外部和分布特征，容易出现一些失真和疑误记录。因此，除了熟练掌握夜间云的特征进行观测外，还可利用卫星云图、多普勒雷达图像夜间云的特点，为提高观测的准确性提供更多保障。本文归纳了一些从地面观测到的云在卫星云图和雷达图像上的特点。

1卫星云图上云的特征

在卫星云图上，根据云的外形分成3个主要类别：积状云（积云、浓积云、积雨云、层积云），层状云（厚的雾、层云、高层云、高积云、雨层云）和卷状云（毛卷云、密卷云、卷层云）。

1）积状云：主要反映了大气不稳定度变化的程度，对它们的识别是通过带状、细胞状或波状云型以及由形状不规则云素的大小变化来实现。积云较小，常以微小的斑迹出现，比无云的时候较亮。浓积云常呈现形状不规则的云素或云素群。积雨云云体浓厚庞大，垂直发展旺盛，呈现球形或胡萝卜形。云砧的边缘不清晰。层积云由成群成片出现，云结构松散，边缘比较明亮，常呈现细胞状云系，在可见光云图中朝边缘方向变灰。

其中积雨云是很容易辨认的，它是单对流体，常是几个雷暴单体的集合，而且云顶比较光滑；积雨云的尺度差别很大，小的几十公里，大的几百公里，在卫星云图上显示出圆浑状云块；无论在可见光云图上还是在红外云图上，积雨云的色调最白，在增强红外云图上，可以看到明显的回波核，此处对流强度最大。

积云、浓积云：在卫星云图上的积云、浓积云实际上是积云群，常表现为云带、云线和细胞状结构；纹理多为皱纹、多起伏和不均匀；层云和雾在可见光云图上表现为一大片光滑均匀的云区，其色调为白色或灰色。

2）层状云：一般与稳定的大气相联系，都是成条、成片出现，遮蔽天空，在云图上。顶部很光滑。厚的雾和层云，云形表现为边界陡峭。在可见光中，厚的表现为均匀的中灰色调，薄的为花斑状色调。高层云和高积云云形通常为层状出现，边界可能破碎，可能光滑，高积云的细胞状结构相对太小而无法分辩出来，它们在可见光中，呈现浅灰色调，根据云层高度或云的层状结构，出现花纹或条纹。

3）卷状云：主要是通过云图上清晰的纤维状纹理和有时出现的条纹来识别。毛卷云纤维状结构，在可见光中呈深灰至灰色调。密卷云由云素组成，常呈现球状或细长状，在可见光中表现为浅灰至白色。卷层云顶部通常光滑、均匀，有时为纤维状，也可能为长的带状或者一个宽阔的云罩，在可见光中，云层薄时为浅灰色，随着云层厚度增加而变得较白。

4）个例分析：2012年9月3日19：30，由于地面光线反射，人眼看到的天空一片灰白，观察不到星光，看不到云的外形，也就无法确定云类。根据当时卫星云图进行分析，由于本地高空为偏西气流，卫星云图近几小时动态也是云团自西向东移动。9月3日19：30的卫星云图（图略）观测站上空云团结构松散、明亮，结合当天13：30记录（Cbcap、Cuhum、Fc）分析，当时主要云类为积云性层积云，而观测站西北角有球形云团，可认为Cb云系将移来。据观测员证实在19：40～20：00左右，西北到东北角范围内不断出现闪电，故9月3日20：00云类观测记录为Sccug、Cbcap。

2分析雷达图像云的特征

根据雷达探测原理，雷达接收到云中的回波，即降水回波，就表示云内含有降水粒子。根据特征可分为：片状回波、块状回波和絮状回波。云体在成熟期一直保持着一个孤立的椭圆形云团向东南方向不断移动，云体覆盖面积很大，长度达300km以上，宽度达100km以上，云体局部最低亮温达一75℃以下，为典型的超级单体强雹暴。在成熟期，雷达图上出现了典型的“弓形”回波、“V”型缺口、有界弱回波区（穹窿）和强大回波悬垂、以及左侧回波墙等超级单体特征。

1）片状回波：一般是雨层云形成的回波，通常层状云连续性降水回波特征是分片成片，面积较大，结构较均匀，顶部较平整，不会出现明显的对流活动而引起泡体现象。回波强度一般在20dBz左右，不会超过30dBz。

2）块状回波：即为对流云阵性降水回波，通常由许多分散的回波单体所组成，主要是由积雨云形成的回波，随着不同的天气过程排列成带状、条状、离散状或其它形状，回波单体结构紧密，边界清晰，棱角分明，回波强度强，持续时间变化大，它与灾害性天气有着密切的联系。块状回波一般出现在快速移动锋面上、冷锋前暖区、气团内部、副高边缘和台风外围等地方。

3注意事项

1）在卫星云图上显示的云是地面观测到的云的集合体，如果观测站上空的云小于气象卫星探测分辨率，是无法在卫星图像中辨认出来的。

2）卷云和卷积云在卫星云图中都是拉长线条，都是有纤细或纤维状的边缘，统称为纤维状卷云，但是无法从卷云中区分卷积云，因单个云无法从卫星感应器中获得，同样也无法在卫星云图中区分高层云和高积云。在应用中必须结合夜间云的特征再进行判断分析。

3）雷达回波图主要针对的有降水云系（积雨云、雨层云），无法探测到单纯由云滴组成的云。

（作者单位：161435黑龙江省农垦七星泡农场气象站、161441黑龙江省农垦 九三管理局气象台）