卫星气象学课件：卫星资料估计风.pptVIP

卫星资料估算风 ◆由卫星云图估算风的方法有两种: 一种是仅根据单张云图上云系的外貌特征估计风; 另一种是用时间间隔较短的二张或者三张云图上云的移 动估算风。 ◆静止气象卫星对某一固定区域以区域以半小时间隔进行 观测，因此可以利用静止卫星得到的时序云图上云的移 动就能求得风。为了与其他求得风的方法相区别，把静 止气象卫星云图上求得的风称为云风矢或者云迹风 · 一、云迹或耙云的选择 在静止卫星云图上,并非所有的云都能作为示踪云或云迹,有些云的移动与风之间有较好的关系,而有些云与风无关,在选择示踪云时需要考虑其移动与风之间的关系。表9.2和表9.3给出了积云、卷云与风场之间的关系。可以 看出，积云与低空 风场间的关系较好。 云移速 （m/s） V云—V风(m/s) 150m 云底 云中部 云顶 平均 标准差 例数 8.7 3.6 40 1.3 0.6 1.3 1.2 0.6 21 3.1 1.4 18 6.1 2.5 17 表9.2 积云与风场之间的关系 云移速 （m/s） V云—V风(m/s) 云层平均 云底 云中部 云顶 平均 标准差 例数 11.0 5.4 5 1.6 0.9 5 2.2 1.8 5 2.0 1.0 5 2.8 1.1 表9.2 卷云与风场之间的关系 对于示踪云与时间分辨率的关系问题，必须选取示踪云寿命期大于时序图的时间间隔，否则就无法跟踪示踪云的移动。 在选取示踪云时，必须避免选取以下几种云：①处于发展阶段或消散阶段的云；②均匀的云；③山脉背风一侧的波状云等。经验指出，通常选取与天气尺度有关的云作为示踪云。在估计低空风时，挑选由浓积云、积云组成的积云群为示踪云；而估计高空风时，常使用变化缓慢的卷云作为示踪云。 目前从卫星云图上选取示踪云的方法有自动法和手动法： 一、手动法： 这种方法的第一步是从卫星云图上定出天气系统，如封面、气旋 、急流等，其次是根据选择示踪云的要求和识别各种云的方法定出示踪云。 此方法的主观性较大，速度较慢，但是对于薄卷云和低云在红外云图上色 调十分相尽时，用自动法难以确定，而手动法可以根据人的经验加以确定。 所以在选取示踪云时，手动法是自动法的补充。 二、自动法 由自动法选取示踪云是通过计算机处理实现的。该方法先按一定的经、 纬度划分成若干区域，然后求取各区域内像点按亮度分布的直方图，再由 直方图定出示踪云，如在NESS的自动选择示踪低云过程中，按2.5 ° × 2.5 °划分为32 × 32 个像点的正方形区域,并作直方图,把低于700hpa 高度 的温度值数据消去，高于700hpa的数据为低云。在ESA，采取可见光红外双 光谱资料制作二维直方图，选取踪云。 二、云迹风的计算 由静止卫星云图计算风也分手工法和自动法两种。手工法计算风是把间隔为半小时的云图制成环形胶卷，然后在一固定的屏幕上投影，则可得一云移动矢量。这种方法效率低、速度慢。现已为自动法代替。自动法计算风一胶采用二张间隔为半小时的云图，先在tl时刻的第一张云图上选取包含示踪云的数据样品阵列，然后在另一张云图上选取相应较大区域的数据样品平移阵列，计算这两组数据的相关系数： 其中式中c(p，q)是云图在坐标(p，q)的互相关系数，COV是相应的协方差，ρ是均方根差。从求出的互相关系数，找出其最大值，就得踪云的最佳平移位置，也就是获得匹配位置。 1、互相关系数的计算方法 如图9．14中，A是tl时刻云图上选定的M x M个象点组成的示踪云样品区，i是扫描线的行数，j是第i条扫描线上第5个象点，象点(i，j)的灰度值为A（i，j）；B是t2＝tl+ 30分钟时刻云图上相应样品区A，由N x N个象点组成的有哪些信誉好的足球投注网站区，其上象点(i+p，5+ q) 的灰度值为 B（i+p，j+q），则互相关系数为： 2、风水平分量计算 3、匹配面的基本特征 如图：有意义的匹配面不是一平面，而应当是凹凸起伏的曲面。在曲面凸起的地方是互相关系数值相对大的地方，最大的互相关系数与tl到t2时刻示踪云平移的矢量长度相一致。在计算风时匹配面可以在电视屏幕上显示出来。图9．15(b)是双峰值匹配由图呻C1是主峰的互相关系数，C2是次蜂的互相关系数，R=C1—C2是主峰和次峰互相关系数之差，D为主峰和次峰平移位置差，s是相对于次峰值的主峰截面积，则主峰匹配面的陡度为P=R2／S。 对于不同的云，匠配面的表现也不同。例如变化很快的云的互相关系数很小，匹配面没有明显的峰值；大片均匀云区的互相关系数很大，但也没有明显的峰值。 在