【摘 要】 本文概述了气象卫星提供的可见光云图、红外云图、水汽图各自的特点，以及卫星云图上几类云或云型的识别特征，分析表明卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和预报提供依据。卫星云图所提供的资料弥补了常规探测资料的不足。运用静止卫星水汽图、云图资料，500hPa环流形势作为背景场，对比我国数值天气预报的24h、36h形势预报，建立了西北地区暴雨和强对流天气预报诊断模型，旨在为预报员准确预报天气提供依据。
【关键词】 气象卫星 云的特征 天气系统 预报模型
近年来，随着数字化卫星云图资料的出现，对卫星云图进行分析已成为各国气象工作者研究的热点和发展方向，其中云的识别是卫星云图分析的重要内容。卫星云图包含了丰富的目标信息，从中可以形象直观的看到各种云的形状和演变过程。卫星云图在天气分析、预报中的应用，除提供大范围的实况外，主要用于分析天气系统和间接推断大气中的一些物理过程，但是准确的识别出复杂天气情况所对应的云需要积累大量的经验。为进一步扩展卫星云图资料在天气预报中的应用，提高气象保障水平，还要与常规天气图、卫星雷达相结合研究暴雨、强对流天气系统的演变是很有效的。
1 FY2号气象卫星简介
中国的静止气象卫星。卫星带有多通道扫描辐射仪，一个可见光，二个红外，其中一个是水汽通道，卫星观测时间分辨率为30分钟；空间分辨率：对可见光（0.55～0.75μm）为1.25公里（星下点附近）、红外（10.5～12.5μm）为5公里、水汽图为5公里。
1.1 可见光（VIS）云图
可见光云图是利用地面和云面反射的太阳可见光而得到的云图。这种云图上的图像的黑白程度，表示地面和云面的反照率的大小，越白表示反照率越大.越黑表示反照率越小。
卫星云图上的黑白程度称为亮度或色调。一般来说，水面是黑色的，如大的河流、海洋、湖泊；大面积的森林、草地、耕地是探灰色的；陆上的晴天积云、单独出现的卷云、沙漠是灰色的；大陆上的中高云是灰白色的；地面积雪、冰球的水面以及中等厚度的中低云和雾是白色的。
1.2 红外（IR）云图
卫星上的扫描辐射议在“大气窗 波段感应来自云顶和地面的红外辐射总量，这个辐射总量反映了云面和地面的冷暖程度，用图像表示出来.即为红外云图。在这种云图上，色调越暗，温度越高，卫星接收到的红外辐射越大。
1.3 水汽（WV）图
WV表示对流层中上部水汽含量及辐射温度。在水汽图上，色调越白，卫星接收的辐射越小，水汽越多；否则越少。
2 高中低云的识别特点
2.1 卷云主要特点
红外（IR）云图呈白色，可见光（VIS）呈深灰到浅白（取决于卷云厚度）。形态多呈纤维羽状。
2.2 积雨云主要特点
卫星云图上的积雨云时常是几个雷暴单体的集合，常呈云团或块状结构。红外（IR），可见光（VIS）上均呈白色。高空风大呈椭圆型，风小呈圆型。纹理一般光滑均匀，有暗影。
2.3 中云主要特点
在卫星云图上表现为一大片，范围可达二万到二十万平方公里。其型式可以是涡旋状、带状、线状和逗点状。可见光云图上，中云色调很白，纹理均匀，常常伴随有低云（雨层云）和降水同时出现。在红外（IR）呈灰色。
2.4 积云浓积云主要特点
常表现为线状、开口细胞状等结构型式，边界不整齐，纹理不均匀。在可见光云图上呈白色。红外呈深色调；通常难以检测，取决于云顶冷的程度。
2.5 层云和雾主要特点
多数层云与雾是在稳定大气（逆温）条件下，暖湿空气平流到冷的表面上形成的，云顶高度均匀，其纹理光滑均匀。可见光云图上层云（雾）的色调从灰色到白色，雾越厚、越浓，色调越白。红外云图上，层云（雾）表现成色调较暗的均匀云区（如表1）。
3 卫星图像在天气分析中应用
云型是大气动力过程结果。气象人员可根据这些云型特征，以及它们同某些气象要素、天气系统的位置和强度的关系，来识别天气系统，确定其位置，估计它们的强度，并判断它们未来的移动，演变趋势。再结合天气图分析，更有助于做好天气预报。
3.1 锋面云系的特征
锋在云图上往往表现成带状云系，其长度可达数千公里，宽度则视锋的活跃程度而定，一般平均约4～5个纬度。活跃冷锋云带，冷锋走向与对流层中层气流一致，若暖气团中水汽充足时，云带宽又密实，色调很亮与强斜压区相联系，大气层结不稳定时，常伴有强对流性天气。活跃冷锋位于500hPa槽前，云系连续。
3.2 暴雨云图特征
以产生暴雨天气为主的云团，发展成熟的云型为圆型、椭圆型或涡旋状。红外云图有向四周伸展的卷云，边界模糊，云团呈絮状，可见光云图上还可看到云顶起伏形成的皱纹或暗影。移速慢而且常出现在高空急流轴的右侧。
雷暴云团：以产生龙卷、冰雹、大风、和强雷暴等剧烈天气为主的云团。在云图上表现为白亮的有显著特点的强对流云团，处旺盛阶段时，为大的椭圆形云团，其出流边界有弧形云线（如表2、图1、2）。
3.3 监视沙尘暴天气
沙漠和戈壁滩，因其反照率较大，在可见光云图上，清晰可辨，当这些地区的地面出现强风时，细沙和黄土上扬至空中，形成扬沙或沙暴天气。一般强度的沙尘暴在可见光云图上多表现为灰白色调。而我国北方的沙尘天气大部分来自于蒙新高地及蒙古国的沙漠，要想准确估计出风沙天气的移速、移向，影响范围和强度，卫星图像资料就尤为重要。
例图2：1993年5月5日至6日，西起我国新疆的准噶尔盆地和东疆北部，途经河西走廊，东至内蒙阿拉善盟和宁夏平原等地，出现了一场沙尘暴。5月5日下午至夜间，在甘肃金昌、永昌以东、白银，黄河干流宁夏的兴仁、中卫和平罗一线以西，祁连山北麓以北，巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠交界处中泉子、锡林郭勒、石咀山一带以南，大约7万平方公里的范围内出现了黑风暴。平均风力为10级，最大风速达37.9m/s（出现在宁夏中卫县），最低能见度为零。风暴所到之处，造成了极大的损失。
在我国西部地区，常规气象资料比较稀少，具有覆盖范围大、观测频次高的卫星图像在监测这类高影响天气系统的形成和发展演变中有着重要作用。
4 暴雨和强对流天气预报诊断模型
运用静止卫星水汽图、云图资料，确认影响各区的云系及提取直接造成暴雨和强对流的中尺度对流系统各种特征，根据过去的研究概括出了有利于暴雨和强对流出现的500hPa环流形势作为背景场，对比我国数值天气预报的24h、36h形势预报初步判断暴雨或强对流是否可能出现。研究表明有利于西北地区暴雨和强对流天气的预报概念模型如下：
4.1 东高西低型
我国东部地区副高与华北一带高压叠加，高压脊十分强大，副高西伸至100°E附近；蒙古低涡活动频繁，并伴有较深的西风槽缓慢东移，与副高西北侧和来自孟加拉湾一带的SW气流合并，常常激发出强中尺度对流系统。云图上表现为西风带和来自热带地区的两支或三支云系合并，云系强烈发展，并嵌入有对流云团形成和发展。
4.2 两脊一槽型
90°E附近为平槽区，东侧的副高强大，位置偏北、偏西，新疆西部为另一个强脊区。贝加尔湖附近的大低压区中不断有冷空气分裂南下，副高南侧的偏东气流强盛，二者在西北地区相遇。云图上表现为西风槽盾状云系与来自副高南侧的热带云系，以及来自孟加拉湾一带季风云涌合并，出现云系强烈发展，常常激发出中尺度强对流系统。
4.3 高原西风槽
蒙古及其以西环流较为平直，高原上多西风槽东移，促使高原上的对流单体组成一个个中尺度云团，造成强对流和暴雨天气。高空槽东移中还将高原上的中尺度系统带出高原，在西南地区与季风云涌和副高南侧向西北方向伸展的热带云系合并。
4.4 冷涡型
中亚中部为一个较大的低压区，从贝加尔湖西部一带有冷空气分裂南下，在高原北部常有冷涡活动；副高依然较为偏西，脊线在28～30°N附近。冷涡附近多强对流天气，若在缓慢东移中遇副高南侧的偏东气流，或孟加拉湾一带的季风爆发时的偏南气流并入，冷涡发展，降雨加强。云图上在西北的西部时多以冷涡云系为主，在中、东部时多为冷涡云系与热带或季风云系结合，并以暴雨为主。
4.5 两槽一脊型
西北地区中部为脊区，巴尔喀什湖至新疆西部为槽区，河套附近为斜槽或切变线区，暴雨和强对流出现在新疆和西北地区东部。云图上西部槽区表现为锋面气旋云系，
东部斜槽区表现出切变线云系与热带云系或季风涌云系的结合体。
5 结语
（1）卫星云图有高的时空分辨率，覆盖范围大、观测频次高等特点，能连续追踪云系的形成，天气系统发展加强与降水等的相互关系。
（2）不同的天气系统具有不同的云系特征，云的形态、结构、亮度均不相同。冷锋云系一般呈带状，暴雨云图呈圆型、椭圆型或涡旋状。雷暴云团在云图上表现为白亮的有显著特点的强对流云团，其出流边界有弧形云线。根据云图上各种云系的分布特征，也就容易推测未来各地天气情况了。
（3）东高西低型、两脊一槽型、高原西风槽、冷涡型和两槽一脊型是诊断西北地区暴雨和强对流天气的预报概念模型。
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