【2017年整理】实习报告五 各种云、云系和地表物象的识别

实习五 各种云、云系和地表物象的识别1.实习目的1) 能够区分可见光云图、近红外云图、红外云图和水汽图，并掌握它们的特点；2) 能够区分和识别云、积雪、沙尘、火点、太阳耀斑和地表特征、植被状态，并掌握它们的特点；3) 能够熟练应用识别云的六个判据识别卷状云、对流性云、层状云和混合云，并分析相应的天气现象；4) 能够区分和识别中纬度地区大尺度云系，掌握带状云系、涡旋云系、逗点云系、斜压叶状云系、细胞状云系、变形场云系的特点，并分析相应的天气现象。2.实习方案1) 在自己或老师提供的卫星图像上进行以上相关内容分析和标注；2) 选择典型个例进行分析讨论；3.实习结果1） 可见光云图：卫星观测仪器在可见光波段感应地面和云面对太阳光的反射，并把它显示成一张平面图象，即为可见光云图。图像的黑白程度是表示地面和云面的反照率大小，白色表示反照率大，黑色表示反照率小。一般说来，云愈厚，其亮度较亮。如果太阳光的照明条件一样，对同样厚的云来说，水滴云比冰晶云要亮。如大厚块的云，尤其是积雨云，为浓白色;中等厚度的云(卷层云、高层云、雾、层云、积云等)为白色;大陆上薄而小块的云区(如晴天积云)为灰白色等。近红外云图（伪彩色）：该波段卫星观测的也是来自地面和云面反射的太阳辐射，该通道物象的反照率与AVHRR 第一通道不同，卫星测量的辐射也不同，反映在云图上的色调也不同。红外云图：红外云图是一张物体的亮度温度分布图，而不是实际温度分布图。被测物体温度越高，卫星接收的辐射越大，温度越低，辐射越小。将这种辐射装换成图片，辐射大温度高用黑色表示，辐射小温度低用白色表示，极为一张黑白色的红外云图。水汽图：以 6.7 微米为中心的吸收带式水汽强吸收带，在这一带内，卫星接收的式水汽发出的辐射，水汽一面吸收来自下面的辐射，同时又以自身温度发射红外辐射。水汽含量越多，吸收来自下面的红外辐射就越多，到达卫星的辐射就越少。所以卫星测量这一吸收带的辐射就能推测大气中水汽含量。这一吸收带得出的图像称水汽图。2） 能够区分和识别云、积雪、沙尘、火点、太阳耀斑和地表特征、植被状态，并掌握它们的特点；（1） 积雪监测图像（2） 沙尘监测图像（3） 火情监测图像（4） 地表特征图（5） 太阳耀斑图3） 能够熟练应用识别云的六个判据识别卷状云、对流性云、层状云和混合云，并分析相应的天气现象。卷状云：在可见光云图上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可见光云图卷云呈白色，则其云层很厚，或与其它云相重迭；在红外云图上，卷云顶温度很低，呈白色。无论可见光还是红外云图，卷云有纤维结构。积雨云：无论可见光还是红外云图，积雨云的色调最白；当高空风小时，积雨云呈圆形，高空风大时，顶部常有卷云砧，表现为椭圆形。积雨云有雷电现象，伴随着阵性的降水，积雨云的云底常常呈现彩球状或明显起伏。层状云：在可见光云图上，层云（雾）表现为光滑均匀的云区；色调白到灰白，若层云厚度超过 300 米，其色调很白；层云（雾）边界整齐清楚，与山脉、河流、海岸线走向相一致。在红外云图上，层云色调较暗，与地面色调相似。层 状 云 是 由 于 空 气 大 规 模 的 系统 性 上 升 运 动 而 产 生 的 ， 主 要 是 锋 面 上 的 上 升 运 动 引 起 的 。 这 种 系 统 性 的 上 升 运 动 ，通 常 水 平 范 围 大 ， 上 升 速 度 只 有 0.11m/s， 因 持 续 时 间 长 ， 能 使 空 气 上 升 好 几 千 米 。例 如 当 暖 空 气 向 冷 空 气 一 侧 移 动 时 ， 由 于 二 者 密 度 不 同 ， 稳 定 的 暖 湿 空 气 沿 冷 空 气 斜坡 缓 慢 滑 升 ， 绝 热 冷 却 ， 形 成 层 状 云 。 云 的 底 部 同 冷 暖 空 气 交 绥 的 倾 斜 面 （ 又 称 锋 面 ）大 体 吻 合 ， 云 顶 近 似 水 平 。 在 倾 斜 面 的 不 同 部 位 ， 云 厚 的 差 别 很 大 。混 合 云 ： 由 小 冰 晶 和 过 冷 却 水 滴 共 同 组 成 的 云 称 为 混 合 云 ， 它 最 有 利 于 云 体 内 冰 晶 的增 长 。4） 能够区分和识别中纬度地区大尺度云系，掌握带状云系、涡旋云系、逗点云系、斜压叶状云系、细胞状云系、变形场云系的特点，并分析相应的天气现象。带状云系带 状 云 系 是 一 条 大 体 上 连 续 、 具 有 明 显 的 长 轴 且 其 长 宽 之 比 至 少 为 4： 1 的 云 系 。如 果 云 系 的 长 宽 之 比 小 于 4： 1， 则 称 该 云 系 为 云 区 。 带 状 云 系 的 宽 度 大 于 一 个 纬距 称 作 云 带 ， 带 状 云 系 的 宽 度 小 于 一 个 纬 距 称 作 云 线 。 云 带 主 要 由 多 层 云 系 组 成 ， 云 种有 卷 状 云 、 积 状 云 和 层 状 云 。 急 流 、 锋 面 、 赤 道 辐 合 带 都 表 现 为 带 状 云 系 。涡旋云系涡 旋 云 系 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 形 成 的 ，与 大 尺 度 涡 旋 相 联 系 。 大 尺 度 涡 旋 的 水 平 范 围 为 600 1500 公 里 。 有 组 织 的 螺 旋 线 或积 云 汇 合 线 因 与 气 旋 性 相 对 涡 度 相 联 系 ， 常 称 作 涡 度 中 心 。 云 系 中 心 涡 度 升 高 至 最 大 值 ，气 压 最 低 。 涡 旋 云 系 可 以 分 为 两 类 ， 一 类 是 具 有 清 楚 的 螺 旋 云 带 （ 线 ） 和 中 心 ； 另 一 类 不 具 有明 显 的 螺 旋 云 带 ， 而 表 现 为 一 片 近 乎 圆 形 的 密 蔽 云 区 ， 涡 旋 中 心 就 是 云 区 的 几 何 中 心 。逗点云系在 卫 星 云 图 上 有 一 种 形 如 标 点 符 号 中 “， ”的 云 系 ， 这 种 云 系 称 逗 点 云 系 ， 它 是涡 旋 云 系 的 一 种 。 逗 点 云 系 的 形 成 可 以 解 释 为 大 气 闭 合 环 流 迭 加 于 一 云 区 ， 由 于 闭 合环 流 的 作 用 ， 在 环 流 中 心 之 南 （ 晴 空 区 ） 偏 西 气 流 侵 入 区 区 ， 而 在 环 流 中 心 以 北 ， 云 随气 流 由 云 区 向 西 平 流 ， 最 后 形 成 逗 点 状 云 系 ， 这 时 低 压 中 心 与 最 大 正 涡 度 中 心 重 合 。 如果 逗 点 云 系 是 移 动 的 ， 则 云 系 发 生 变 形 ， 涡 度 中 心 偏 于 低 压 中 心 的 前 方 。斜压叶云系斜 压 叶 云 系 表 现 为 一 条 较 宽 的 云 带 ， 它 的 后 （ 北 ） 边 界 光 滑 整 齐 ， 呈 现 “S”形 ，其 处 向 北 凸 起 ， 呈 反 气 旋 弯 曲 ， “S”处 向 南 凹 ， 呈 气 旋 性 弯 曲 ； 斜 压 叶 云 系 西 界W 处 有 “V”字 型 缺 口 ， 这 种 缺 口 是 由 于 西 北 急 流 侵 入 云 系 的 西 边 界 形 成 的 。 斜 压 叶 云系 的 东 半 部 主 要 以 卷 云 为 主 ， 越 往 西 云 顶 高 度 降 低 ， 色 调 变 暗 。 在 云 区 西 端 的 “V”字 缺 口 北 侧 以 中 低 云 为 主 ， 南 侧 以 低 云 为 主 。细胞状云系在卫星云图上经常见到一种类似细胞一样的云系，称之谓细胞状云系。冷空气到达暖而湿的表面，受下垫面的加热产生对流，形成细胞状结构的对流云系，细胞的直径仅几十公里，它分为开口和闭合两种，开口细胞状云系中间无云，四周有云，出现于低压周围的气旋性环流内。闭合细胞状云系中间有云四周无云，呈球状，出现在高压东南象限内。 变形场云系由 连 续 的 静 止 卫 星 云 图 上 观 测 发 现 ， 卫 星 云 图 上 某 些 云 系 与 变 形 场 相 联 系 ， 并 称之 为 变 形 场 云 系 。 变 形 场 气 流 中 的 变 形 带 ， 表 示 静 止 系 统 中 的 简 单 变 形 场 云 带 ， H 为 高 压 中 心 ， L为 低 压 中 心 ， 变 形 场 内 的 空 气 在 一 个 方 向 上 压 缩 ， 而 在 与 此 垂 直 方 向 上 拉 长 。 变 形场 气 流 中 的 变 形 带 ， 是 在 一 个 移 动 的 系 统 中 ， 实 线 是 涡 度 等 值 线 ， N 是 负 涡 度 中 心 ，X 是 正 涡 度 中 心 ， 可 见 ， 这 时 的 云 系 与 涡 度 变 形 场 带 一 致 。因 此 在 变 形 场 的 云 系 ， 云 系 常 沿 气 流 伸 长 轴 作 相 反 运 动 ， 使 云 系 伸 长 ， 同 时 在 其 垂直 方 向 上 压 缩 ， 表 现 为 狭 长 的 云 带 。 由 于 实 际 大 气 中 的 气 流 常 是 几 种 气 流 的 迭 加 ， 空 气的 相 对 运 动 及 其 引 起 的 变 形 场 很 难 分 析 ， 但 从 云 图 上 很 容 易 识 别 。 变 形 场 云 系 可 以 仅 出现 在 对 流 层 上 部 或 下 部 ， 也 可 以 出 现 在 一 个 深 厚 的 层 次 内 ， 其 可 以 表 现 为 不 同 的 尺 度 ，和 从 低 纬 到 高 纬 的 任 何 一 个 区 域 内 。4.实习结语通过本次实习，我学会简单的区分可见光云图、近红外云图、红外云图和水汽图，并掌握它们的特点；区分和识别云、积雪、沙尘、火点、太阳耀斑和地表特征、植被状态，并掌握它们的特点；熟练应用识别云的六个判据识别卷状云、对流性云、层状云和混合云，并分析相应的天气现象；区分和识别中纬度地区大尺度云系，掌握带状云系、涡旋云系、逗点云系、斜压叶状云系、细胞状云系、变形场云系的特点，并分析相应的天气现象。