发布时间 : 星期三 文章第二篇-卫星图象的分析基础更新完毕开始阅读0e0f4024fe4733687e21aa79
图 2.3 a、b分别显示冬季（12月4日夜间）夏季（7月10日中午）的两张红外云图的实例，从图2.3 a上看到：（1）冬季高纬地区N地表面温度很低，色调较浅，从南向北，色调由暗变浅；（2）青藏高原地势高、地表面的温度较四周温度低，呈浅的色调；（3）海面B温度较高，呈暗黑的色调，陆地温度低，色调较海洋浅；（4）云顶高、温度低的云C呈浅白色调，云顶低、温度较高的云D呈暗灰的色调。图2.3 b看到：（1）夏季陆地表面温度升高，特别的西北沙漠地区B呈现暗黑的色调，海面S呈较浅的色调，表示温度较陆地低；（2）青藏高原Q多对流性云系，呈现出多起伏的特点；（3）夏季红外云图的色调南北方向的差异较小；（4）海面温度相对陆地温度低，海洋呈现出灰的色调。
图2.3 冬、夏季节红外云图的比较 二、使用红外云图的注意点
利用红外云图可以估算地面或云顶表面的温度，但是由于云体分布差、卫星视线、卫星观测的分辨率和大气存在有吸收等原因，造成在卫星云图上云的识别和云顶温度估算误差。主要有： 1、在夜间很难观测到低云和雾，这是因为低云和雾的温度与地表温度十分相近；
2、对于超过几百米厚而密实的云层，可以看成是黑体，卫星测量辐射主要来自云顶表面，由此可以直接估算云顶温度或高度。但是对于薄云或未能充满视场的云单体，卫星测量的辐射是云体与地表面发射辐射的总和。由此辐射推算的云顶温度比实际的要暖，估算的云顶高度比实际的要低。图2.4表示了不同云单体稀密情况、卫星视场大小、视角下对由卫星测量到的辐射估算云顶温度的影响，从图可以看出，卫星估算的云顶温度与实际云顶温度间的误差决定于瞬时视场内：（1）云层中各云单体的大小（或云区中晴空区大小）；（2）总云量的多寡；（3）仪器对云区视角的大小；（4）云层的厚度，即是云的透过特性。在图中，水平粗线A、B、C、D代表两种不同云分布和不同视角所测量到的云顶高度，在左边和右边云分布相同，只是卫星的视场（或视角）不同。在图上面部分表示云的单体分布比较稠密；若卫星以垂直向下观测（天顶角等于0）时，则卫星测量的辐射同时来自云顶和地表面，这时得到的云顶高度A就比实际的低一些，但是如果卫星的视角是倾斜的（右上图），则卫星观测不到来自地面的辐射，这时云顶高度就表现比较高一些B。在图的下面部分表示云单体分布比较稀疏的情况，这时卫星观测到的辐射大部分来自地面，估计的云顶温度就较暖，相应的云顶高度C和D就比较低。这些在红外云图上表现为：当云顶高度较高时，其色调较白，而云顶高度较低时，色调较深。
图2.4 空间分辨率对卫星观测云的影响
3、大气吸收对估算云顶温度和地面温度的影响
在10.5~12.5微米的大气窗通道内，存在有少量的二氧化碳和水汽对红外辐射的少量吸收，这些气体吸收了地面、云面发射的辐射后，又以自身的温度再发射红外辐射，但这些发射体的温度比原先发射的红外辐射的物体温度要低，这使得卫星测到的辐射比实际的要小，这种现象在下面三种情况下特别明显：（1）在红外云图的两边部分较明显，因为该处辐射路径较长，所包含的吸收气体含量就加大，大气吸收增加；（2）在热带地区大气中水汽含量大，吸收也强，对估算云顶温度和地面温度的影响较大；（3）从垂直方向而言，大气中的水汽主要集中于底层，低空的水汽吸收较大气高层要大得多，对卫星估计云面温度要大。
图2.5说明水汽吸收对卫星观测云顶温度的误差。图中两条曲线分别代表热带和中纬度的情况，当卫星向下正视、云高在300百帕高度或以上时，卫星测量到的云顶高度就没有什么误差，但
图2.5 辐射路径增长和水汽对仪器观测云顶温度的影响
但在同样正视条件下，若云顶高度只有1000百帕时，在中纬度地区卫星测量到的温度要比实际温度
00
低4C，而热带低6C，且卫星的视角愈大，这种误差愈大。
4、红外分裂窗（10.3~11.3和11.5~12.5微米）云图特点
从上面分析知，大气中的水汽是影响卫星推算表面温度的最重要的因子，要精确推算表面温度，必须消除大气中水汽和影响。为此将卫星红外观测通道10.5~12.5微米分裂为：10.3~11.3和11.5~12.5微米两个通道，称之为红外分裂窗通道。在这两窗区通道中，主要是水汽对红外辐射的吸收，且是不同的，利用这种差异可以估算大气中的水汽含量。从而用于估算海面温度。同时图2.6 表示对于各种云类10.3~11.3和11.5~12.5微米两个通道发射辐射的比较，图中向上实箭头表示红外通道1（10.3~11.3?m）向上辐射的大小，虚箭头是红外通道 2（11.5~12.5?m）向上辐射大小，可以看出：对于低云、厚云、厚的高云在这两个通道的向上辐射几乎是相同的，但是对于湿云（水）和干云（冰）不一样，对于湿云，由于红外通道 2受水汽的吸收要比红外通道 1大，红外通道 2发出的辐射比红外通道 1的要小。
图2.6 红外1（10.3~11.3微米）和红外2 （11.5~12.5微米）两个通道辐射的比较
三、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。表2.3 给出了这两种云图上云和地表色调的特征比较。该表中各物象所对应的色调，只是慨念性的，由于决定物象的因素很多，所以如仅按表中所示的色调判别是不够的。
表2.3 可见光云图与红外云图的比较 红外云黑 深灰 灰 太阳耀斑 夏季沙漠(白) 层沙漠(白) 积云 晴天积云 卷层云(薄) 干土壤 晴天积云 沙漠(夜间) 暖湿地 湿土壤 青藏高原 单独薄卷云 暖海洋 高山森林 冷海洋 宇宙空间 层云(厚) 纤维状卷云 雾(厚) 图 高层云(厚) 纤维状卷云 高层高积云(薄) 淡灰 浓积云 密卷云,多层云 单独厚卷云 卷云 白 积雨云,卷云砧高卷层云 消失中的卷云砧 山积雪,极地冰雪 白 淡灰 灰 可 见 光 云 图 深灰 黑 图2.7给出了同时刻的可见光与红外云图，可见到陆地L在可见光图上呈灰色，红外图上呈
深灰色；西北沙漠地区K-E可见光图上呈浅灰色，红外图上呈暗黑色；卷云R处在红外和可见上都呈白色，但卷云R前方的卷云羽在可见上呈灰色，低云S-D在可见光图上白色，红外上呈灰色黄海在可见光上呈黑色、红外上呈浅灰色；青藏高原地表Q在可见光上呈浅灰色，红外上呈黑色。
图2.7 可见光云图与红外云图的比较之一
图 2.8 显示早晨的可见光与红外图的比较，由于太阳高度角的原因新疆地区W和高原西部地
区可见光上呈黑色、红外上云系和地表有清楚的表现，中云A-B在可见光图上较白、红外图上呈中等程度灰色，积雨云C在红外上呈白色，可见光上由于太阳高度角低、光线弱呈灰色。
图2.8 可见光云图与红外云图的比较之二
第三节 3.7微米短波红外云图特点
对于3.7微米谱段是电磁波谱的中红外波段，它相对于10微米谱段，波长要短，所常称之为短波红外云图（或称中红外云图）。在这一谱段，由于大气的透明度很高，大气吸收对卫星估算表面温度的影响小，能较精确地测量表面温度，所以其最初目的是用于探测海面温度，而后发现这一波段
0
处在森林火温（800C）的最大辐射波长处，所以用它监测森林火灾很有用。此外用它对于监测夜间的雾区特别有用。但是，在白天，这一通道接收到的辐射有地面和云面反射太阳辐射及地面云面发射的短波红外辐射，由于来自这两种不同辐射源的辐射分别反映物体的反照率和发射辐射特性，对于识别物象造成困难，但是短波红外云图在监测低云和卷云等方面有它独有的功能。 1、基本原理
3.55~3.93微米通道位于太阳光谱曲线与地球大气辐射光谱曲线相交重迭的地方，所以在白天由这一通道测量的辐射既有地（云）面发射的辐射，还有地（云）面反射的太阳辐射，略去大气的