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文档之家› 第3章 气象卫星遥感大气的基本原理4讲解
第3章 气象卫星遥感大气的基本原理4讲解
射Lλ (θ s)就越小,卫星云图的色调就越亮。(辐射大用 黑色表示,辐射小用白色表示)。
Байду номын сангаас 红外云图
红外云图: 通过气象卫星上红外探测器得到的云图。
一切绝对温度高于0度的物体都会发出红外辐射,气象 卫星通过红外扫描仪可探测物体的温度。
红外云图的优点是不论白天夜间都可以实现连续观测, 它的探测值是物体表面温度的分布情况。
在一定的太阳高度角下,卫星接收到的辐射仅决定 于物体的双向反射率,如果将地面看成朗伯面,则 卫星接收的辐射仅取决于物体的反照率,物体的反 照率愈大,它的色调愈白;反照率愈小,色调愈暗 ;
反过来,可以根据卫星云图上的色调估算入射到地 表面的太阳辐射、物象的反照率和双向反射率。
日 变 化 FY-1 88.9.6.22:06 VIS
红外云图(续)
红外云图上地面、云面色调随纬度和季度而变化
在红外云图上,从赤道到极地,色调愈来愈变白, 这是由于地面和云面的温度向高纬度地区递减的缘 故。
同一高度上的云,愈往高纬度,云顶温度降低,其低云比中高云 尤为明显。
这就造成了在高纬度地区,低云和地表面的色调同中高云的色调 很相近,这种现象在冬季最明显,而且尤其是在夜间,最不容易 区分出冷的地表面上空的云。
可见光云图观测原理
通道:0.52—0.68m;0.58—0.68m;0.725—1.1m等大气窗
L (s )
rs
B (T日)( 日)( s)日 cos日
在大气窗区 (θ 日)= (θ s)1,太阳辐亮度Bλ (T日),可 看做常数,因此卫星观测到的辐射Lλ (θ s)与物体反照率rsλ 和太阳 天顶角θ 日有关。
可见光云图
可见光云图: 气象卫星通过可见光波段(一般是0.5 到0.7微米)探测获得的资料。
不同的地表、海洋等在可见光波段有不同的特征,可见 光云图的探测值为反照率。
可见光资料只能在白天使用。 在FY-2云图中为通道5(ch5)的资料。
可见光云图(续)
可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段,如 AVHRR仪器的CH1(0.68-0.725微米)通道或静止卫星 的(0.52- 0.75微米),测量来自地面和云面反射的太阳 辐射,如果将卫星接收到的地面目标物反射太阳辐射 转换为图象,如果卫星接收到的辐射越大,用越白的 色调表示;而对接收到的辐射越小,则用越暗的色调 表示,这就得到可见光云图。
季节变化 NOAA (73.10.26.8:00 VIS)
红外云图观测原理
1、长波红外云图(10.5—12.5m大气窗)
Lλ (θ s)= Sλ Bλ (TS) (θ s) ≈ Bλ (TS)
卫星观测到的辐射Lλ (θ s)与物体温度有关。 物体温度越高,卫星观测到的辐射Lλ (θ s)就越大, 卫星云图的色调就越暗;物体温度越低,卫星观测到的辐
在冬季热带和副热带地区,地表面和高云的温度差达110℃以上, 在云图上有明显的反差;但是大陆极地区域,这种温度差不到 20℃,这就是说在高纬度地区地表和云之间的温度差很小,所以 在红外云图上只有很小的色调反差,不容易将云与冷地表区别开 ,云的类型也难以区别。
2、红外云图(续)
红外云图上水面与陆地色调的变化
潮湿或有植被覆盖的地区,温度变化较干燥的地区小,其色调变化 也较小。
可见光云图与红外云图的比较
可见光云图上物象的色调决定于其的反照率和太阳高 度角,红外云图上物象的色调决定于它的温度,所以 比较这两种云图,有一些外貌上相差很大,但也有些 是十分相似的。
可见光云图与红外云图的比较
可见光和红外云图的比较
可见光云图(续)
在可见光云图上,物象的色调决定于反射太阳辐 射的强度。
而卫星接收到的反射太阳辐射决定于入射到目标 物上的太阳辐射,及目标物的反照率。
入射至目标物的太阳辐射又与太阳高度角有关。
因此,在可见光云图上物象的色调与其本射的反 照率和太阳高度角有关。
反照率对可见光云图上色调的影响
在冬季中高纬度地区,海面温度高于陆地温度,因此海面 的色调比陆面要暗。但是到夏季,陆面的温度要高于海面 温度,特别是在我国北方沿海地区,还不到夏季白天陆地 增温较快, 如山东半岛地区就表现为较暗的色调。
如果陆地与水面的温度相近,则它们的色调相近,水陆界 线也不清楚。
在白天的陆地上,干燥地表的温度变化较大,其色调变化也大;
第四节 卫星云图观测原理
VIS通道: 0.52—0.68,0.58—0.68 m等大气窗→可见光云图 0.725—1.1m →近红外云图
IR通道: 10.5—12.5m大气窗→长波红外云图 3.55—3.93m大气窗→短波红外云图 5.7—7.3m水气吸收带→水汽图
图象灰阶规则:
VIS:反射强,辐射测量值大,用白色表示,如厚云区;反之,用黑色表示。 IR:温度低, 辐射测量值小,用白色表示,如厚云区;反之,用黑色表示。
红外云图(续)
在红外云图上的色调分布反映的是地面或云面的红外 辐射或亮度温度分布,在这种云图上,色调愈暗,温 度愈高,卫星接收到的红外辐射愈大;色调愈浅,温 度愈低,辐射愈小。
根据卫星云图上的色调差异可以估计地面、云面的温 度分布。
红外云图(续)
由于地表和大气的温度随季节和纬度而变,所以红外 云图上的色调表现有以下几个特点:
可见光云图的西北侧E处色调很暗,这是因在该处太阳高度角太低,光照不足 之故;图上,越往东南,太阳高度角越大,云色调越白。
相应在红外云图上E处,由于该时已是深秋时刻,地表的温度较低,显现较浅 的色调。图中A—B为白色卷云带,之下为中低云区,之南M处为较厚的中低云
在一定的太阳天顶角θ 日下,物体反照率rsλ 越大,卫星观测到 的辐射Lλ (θ s)就越大,在云图上色调就越亮; 而rsλ 越小, Lλ (θ s)就越小,卫星云图色调就越暗。(辐射大用白色表示;辐 射小用黑色表示);
在反照率rsλ 相同的条件下,太阳天顶角θ 日越大,卫星观测到 的辐射Lλ (θ s)就越小,卫星云图的色调就越暗; θ 日越小, Lλ (θ s)就越大,卫星云图的色调就越亮。