衛(wèi)星云圖的識(shí)別與降水的預(yù)報(bào)

溫彥春 郭良勤 洪瑩 孫吳縣氣象局 164200

衛(wèi)星云圖的識(shí)別與降水的預(yù)報(bào)

溫彥春 郭良勤 洪瑩 孫吳縣氣象局 164200

從衛(wèi)星云圖的區(qū)別、常見的云型、重要天氣系統(tǒng)云型的特征以及對(duì)降水的作用等方面進(jìn)行分析。

云圖:識(shí)別；預(yù)報(bào)

1 引言

在日常工作中經(jīng)常使用衛(wèi)星云圖預(yù)報(bào)降水，但對(duì)它的了解并不是特別詳盡，通過本文能夠加深對(duì)云圖的認(rèn)識(shí)和理解。

2 衛(wèi)星云圖的區(qū)別

在可見光圖像波段，氣象衛(wèi)星接收的是地表和云對(duì)太陽輻射的反射輻射，由于太陽溫度很高（6000°K），發(fā)射輻射很強(qiáng)，衛(wèi)星收到的反射輻射也很強(qiáng)。因此，可見光圖像的分辨率較高（1.25Km）。在標(biāo)準(zhǔn)紅外圖像波段，氣象衛(wèi)星接收到地表和云發(fā)出的長(zhǎng)波紅外輻射，由于地球-大氣系統(tǒng)的平均溫度為256°K，所以發(fā)出的輻射能量遠(yuǎn)比太陽弱。因此，標(biāo)準(zhǔn)紅外圖像的分辨率只有5Km。水汽圖像與前兩種圖像不同，它是吸收帶的圖像。中心波長(zhǎng)為6.7цm的波段是水汽的強(qiáng)吸收帶。地表和云的輻射波水汽吸收后，又由水汽在輻射，衛(wèi)星探測(cè)到的輻射強(qiáng)度，由于水汽的吸收和再輻射而不昀識(shí)別。水汽圖像是紅外波段的圖像，該波段的輻射是由地球大氣系統(tǒng)發(fā)出的，探測(cè)的是大氣中水汽的含量多少，所以分辨率也只有5 Km。如果大氣中沒有水汽（絕對(duì)干燥），那么水汽圖像就和標(biāo)準(zhǔn)紅外圖像一樣。

在實(shí)際工作中常用的云圖是標(biāo)準(zhǔn)紅外云圖，看起來比較直觀，有時(shí)容易被誤解，認(rèn)為云圖中的白色區(qū)域就是實(shí)際云的范圍，實(shí)際上它探測(cè)的是云預(yù)溫度值，通過NICAPS很容易了解某地上空的云頂溫度值，下面以標(biāo)準(zhǔn)的紅外圖像作說明。

3 衛(wèi)星云圖上常見的云型和云系

3.1 帶狀云系

一種相對(duì)寬而連續(xù)的云型稱為云帶，具有清晰的彎曲或不彎曲的長(zhǎng)軸，屬于天氣尺度云系，帶狀云系主要由多層云系組成，通常有地面鋒面相伴隨。

3.2 渦旋云系

它是一條或多條不同云量和云類的螺旋云帶朝著一個(gè)公共中心輻合而成的。與大尺度渦旋相聯(lián)系。

3.3 云線

云線由長(zhǎng)線為30至幾百公里的對(duì)流云團(tuán)組成，范圍較小，對(duì)應(yīng)的天氣系統(tǒng)不是太明顯。

3.4 云團(tuán)

云團(tuán)是產(chǎn)生暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣的一種重要中尺度系統(tǒng)，云團(tuán)由多個(gè)在小不等的積雨云、混合性云和積云與層云所組成，在云圖上亮度較高，以圓形或橢圓形為主。

3.5 細(xì)胞狀云系

衛(wèi)星云圖上形似細(xì)胞狀的云稱作細(xì)胞狀云系，看起來較分散，是不連續(xù)的積云形成，不會(huì)形成太強(qiáng)的降水。

3.6 逗點(diǎn)云系

形如逗號(hào)的云系稱作逗點(diǎn)云系，往往出現(xiàn)在地面低壓中心附近，范圍相對(duì)較小。

3.7 斜壓葉云系

與高空西風(fēng)氣流中的鋒生相聯(lián)系的一種植物葉片狀云型，出現(xiàn)在地面鋒形成不久，范圍較大，但強(qiáng)度小，不會(huì)立即形成較強(qiáng)的降水。

4 重要天氣系統(tǒng)的云型特征

4.1 鋒面云系

鋒面云系為一條長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里、寬近百至數(shù)百公里不等的長(zhǎng)云帶，并且常常由多層云系組成。

4.1.1 冷鋒云系

與溫帶氣旋連接的冷鋒云帶，一般長(zhǎng)1000km，寬200～300 km，并且距渦旋中心越遠(yuǎn)云帶越窄，云帶的氣旋性曲明顯。

冷云與高空風(fēng)平行時(shí)，往往是最活躍的冷鋒，其云帶較寬而且密實(shí)完整，色調(diào)很亮。不活躍冷鋒往往與高空風(fēng)正交，斜壓性較小，冷平流弱，風(fēng)速的垂直切變也委小。云帶窄而破碎和斷裂，并且以低空積云及層積云為主；有的甚至無云帶出現(xiàn)，云和降水都較弱。

4.1.2 暖鋒云系

識(shí)別暖鋒比冷鋒困難，這是因?yàn)榕h只是溫帶氣旋初生階段才比較清楚，同時(shí)暖鋒的云區(qū)和云型多種多樣。

活躍暖鋒云系的明顯特征，表現(xiàn)為一條寬300～500km、長(zhǎng)幾百km的帶狀云區(qū)，長(zhǎng)寬差異不大；云區(qū)由多層云系組成，并伴有較強(qiáng)降水。弱暖鋒表現(xiàn)為卷云帶，暖鋒位置可以定在暖鋒云系里靠近后邊界處。

4.1.3 錮囚鋒云系

錮囚鋒云系表現(xiàn)為一條寬300km的較白亮螺旋云帶，其中心與氣旋環(huán)流中心重合，它的后邊界一般整齊光滑，并伴有舌狀冷空氣無云或少云區(qū)，云帶的前邊界參差不齊。

4.1.4 靜止鋒云系

靜止鋒云表現(xiàn)為一條沒有氣旋性或反氣旋曲率的寬云帶。它的邊界不規(guī)則，云區(qū)內(nèi)云的分布不均勻，有時(shí)有開裂區(qū)；有時(shí)云帶很寬廣，云區(qū)中量稠密，有的還會(huì)有氣旋發(fā)展。

4.2 高空槽云型

4.2.1 高空槽云型

槽線前后垂直運(yùn)動(dòng)的符號(hào)和風(fēng)向差別，在衛(wèi)星云圖上由不同的云型反映出來。最常見的鑒別對(duì)流層中上部槽線位置的三種云型是面云帶中的斷裂口、增強(qiáng)的積云以及卷云紋理。

4.2.2 高空脊云型

高空脊云型的寬度、走向及其前邊界特征，可用于確定脊的振幅或其陡峭程度。高空脊可以分成尖脊、中寬脊和寬脊。

4.3 雷暴云團(tuán)和暴雨云團(tuán)

4.3.1 雷暴云團(tuán)

雷暴云團(tuán)的云型呈橢圓形，長(zhǎng)軸與風(fēng)的垂直切變走向一致。初生時(shí)表現(xiàn)為較小的密實(shí)白亮小云塊，邊界光滑；成熟時(shí)，在其高空風(fēng)上風(fēng)一側(cè)邊邊界光滑整齊，下風(fēng)方一側(cè)為羽毛狀卷去砧，邊界模糊。它的前邊界呈弧狀，移速較快；若表現(xiàn)為幾個(gè)白亮單體時(shí)，常常排列成弧狀，有的還呈逗點(diǎn)狀云型。

4.3.2 暴雨云團(tuán)

暴雨云團(tuán)與雷暴云團(tuán)差異很大，主要表現(xiàn)為云型可以是圓形、橢圓形或渦旋狀，也有半圓形與顆粒狀的，幾個(gè)云團(tuán)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)也常呈離散狀，它的形成的發(fā)展在風(fēng)的垂直切變較小處。云頂卷云向四周伸展，邊界模糊，云團(tuán)呈絮狀，只有在初生時(shí)邊界才較光滑；塊狀結(jié)構(gòu)不明顯，范圍大。

5 降水的預(yù)報(bào)

降水的預(yù)報(bào)主要是根據(jù)降水的移動(dòng)和生消變化來判斷雨區(qū)的位置，從云圖上看到的是云頂溫度的分布。云預(yù)溫度能夠反映云團(tuán)降水強(qiáng)弱的最重要的特征量，云頂溫度與云的灰度存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，溫度值越低，灰度值越大，所產(chǎn)生的降水度也越大。降水估計(jì)都是用閾值法確定水區(qū)，即當(dāng)云頂溫度低于某一溫度閾值時(shí)可能產(chǎn)生降水。溫度閾值取得過低會(huì)增大雨區(qū)漏判面積，溫度閾值取得過高雖然減小了對(duì)雨區(qū)的漏判，卻又增大了對(duì)雨區(qū)的誤判。溫度閾值實(shí)質(zhì)上就是區(qū)別云中的無降水的云頂溫度臨界值。

在對(duì)雨區(qū)估計(jì)時(shí)，CST是一項(xiàng)較為客觀的定量指標(biāo)，即:

其中B為正確判斷的雨區(qū)面積，A為誤判面積，C為漏判面積。C S I的合理性表現(xiàn)在它不僅考慮到對(duì)雨區(qū)的漏判，而且考慮了對(duì)雨區(qū)的誤判。因此閾值選取的好壞直接影響到CSI的高低，通常采用的做法是雙閾值法，只有那些分裂窗亮溫差低于某一閾值，同時(shí)云頂溫度又不低于另一溫度閾值的才是降水云，這需要在實(shí)際工作中根據(jù)云頂溫度與實(shí)際雨區(qū)的關(guān)系和不同的季節(jié)確定閾值的高低，通過它來得到實(shí)際降水云的大小，做出降水的預(yù)報(bào)。閾值不是一個(gè)固定的常數(shù)，根據(jù)季節(jié)的不同，需要相應(yīng)的調(diào)整。

可通過的MICAPS中的雷達(dá)拼圖調(diào)色板把衛(wèi)星云圖作假彩色處理，根據(jù)顏色的不同來判斷云的強(qiáng)度和降水的分布。

用云圖做天氣預(yù)報(bào)，還要考慮云圖中云的走向和移動(dòng)速度。云的走向主要參考地面天氣系統(tǒng)的移動(dòng)方向，根據(jù)歐洲數(shù)值、T213地面和500hPa高空預(yù)告圖，判斷出未來所處的天氣系統(tǒng)來決定云的移動(dòng)方向。云的移速主要根據(jù)前后云圖中的移動(dòng)快慢判定云的移動(dòng)速度。利用圖和地面系統(tǒng)配合的程度，再參考其它輔助圖，不能完全根據(jù)云圖就把降水預(yù)報(bào)做出來。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.001

溫彥春（1974-），男，黑龍江省北安市人，成都信息工程學(xué)院，本科，工程師。