用途
可見光雲圖在研究雲團、雲系等的移動和發展方面,在監測颱風和其他天氣系統的發生、發展及移動方面,均獲得廣泛套用,並取得較好成效。
除了為天氣預報提供雲參數、大氣流場和各種大氣物理過程等重要氣象信息,監視常規天氣圖上諸如中、小尺度災害性天氣現象外,更重要的是其能提供海洋、人煙稀少的高原和沙漠地區的氣象資料。同時由於其時空解析度高,對於監測海洋、地理、農作物生長和森林火災都具有重要作用。
特點
成像迅速,時、空解析度高,直觀形象水平分布連續,使用方便,但還需對圖像進行二次處理才能進行定量分析套用。
圖上亮度明暗反映了雲的反照率的強弱。但由於雲圖是利用可見光波段所拍,其亮度和色調取決於雲的性質和太陽高度角,同肘夜間又拍不到,故受到一定的限制。
原理
可見光雲圖是衛星掃描輻射儀在可見光譜段,如NOAA系列衛星的主要探測儀器的CHI(0.68~0、72微米)通道或靜止衛星的(0.52~0.75微米),測量來自地面和雲面反射的太陽輻射,如果將衛星接收到的地面閂標物反射的太陽輻射轉換為圖像,衛星接收到的輻射越大,就用越白的色調錶示;而接收到的輻射越小,則用越暗的色調錶示,這就得到可見光雲圖。在可見光雲圖上,物像的色調決定於反射太陽輻射的強度。而衛星接收到的反射太陽輻射決定於入射到目標物上的太陽輻射,及目標物的反照率。入射至目標物的太陽輻射又與太陽高度角有關。因此,在可見光雲圖上物像的色調與其本身的反照率和太陽高度角有關。
套用
分析大範圍雲的分布,及其對應的天氣系統,根據天氣尺度雲系特點確定天氣系統發展的階段,預告其未來變化;與常規天氣資料
我國於 1988 年 9 月 7 日首次發射了第一顆與太陽同步軌道(實驗性)的氣象衛星——風雲-1A衛星。衛星進入近圓形軌道不久(第七圈),就發回了可見光雲圖資料,顯示出來的圖像清晰、解析度高,雲圖質量可以和美國NOAA衛星的可見光通道資料媲美。這使我國成為繼美國,前蘇聯之後,第三個具有研製和發射太陽同步極軌氣象衛星的國家。
(1) 反照率對可見光雲圖上色調的影響
在一定的太陽高度角下衛星接收的輻射僅取決於物體的反照率,物體的反照率越大,它的色調越白;反照率越小,色調越暗。表1給出了各種雲和地面目標:
物體的反照率,從表中可以看出:
1)水面的反照率最低·厚的積雨雲最大;
2)積雪與雲的反照率十分接近,所以僅從可見光雲圖上的色調難以區別雲和積雪;
3)薄捲雲與晴天積雲、沙地的反照率也很接近,也不易區別它們。
表2給出了各類地面目標物在可見光雲圖上的色調。
反過來,也可以根據衛星雲圖上的色調估算入射到地表面的太陽輻射、物像的反照率和雙向反射率。
(2) 太陽高度角對可見光雲圖上色調的影響
太陽高度角決定了衛星觀測地面時的照明條件,太陽高度角越大,光照條件越好,衛星収到的反射太陽輻射也越大,否則越小。這就使得目標物的色調還與每天衛星觀測的時刻和季節有關,如在北半球冬季中高緯度地區,太陽高度角很低,照明差,圖片色調十分灰暗;又如衛星在早晨或傍晚觀測,太陽高度角也很低,圖片色調也很暗。對於同一圖片上的各個點的太陽高度角也不同,如是上午的雲圖,圖片右半側(東面一側)的太陽高度角較高,色調明亮,而左半側,太陽高度角低,色調較暗。反之也可以根據這一特點判斷雲圖的觀測時刻,是否是可見光雲圖。對於靜止衛星中午的雲圖,整個觀測區的光照條件較好,物像間的反差明顯,圖片明亮。