卫星与雷达图象在天气预报中的应用PDF电子书下载

引言——天气预报中使用的图象 1

1.概论 1

2.主观天气分析 1

2.1 天气尺度分析 1

2.2 中尺度分析 1

3.数值模式分析 1

3.1 人工干预作用 1

3.2 中尺度模式的资料同化 2

4.图象与天气 2

4.1 卫星图象 2

5.1 动画的应用 3

5.图象在预报过程中的应用 3

4.2 雷达图象 3

5.2 人机交互现时预报系统 5

5.3 数值预报性能的监视 5

第一章 卫星图象 6

1.1 基本原理 6

1.1.1 卫星遥感的基本概念 6

1.1.1.1 物理原理 6

1.1.1.2 卫星图象 7

1.1.2 气象卫星的种类 8

1.1.2.1 极轨卫星 8

1.1.8.4 白天3.7μm 图象的解译 8

1.1.2.2 静止卫星 9

1.1.3 卫星特点 10

1.1.4 卫星图象的分发 11

1.1.4.1 数字传输和模拟传输 11

1.1.4.2 极轨卫星和静止卫星的资料 11

1.1.5 可见光图象的基本解译 12

1.1.5.1 总则 12

1.1.5.2 可见光图象解译过程中存在的问题 13

1.1.6 红外(IR)图象的基本解译 14

1.1.6.1 总则 14

1.1.6.2 红外(IR)图象解译中存在的问题 15

1.1.7.1 基本原理 16

1.1.7 水汽(WV)图象的基本解译 16

1.1.7.2 水汽(WV)图象的解译 17

1.1.8 3.7μm(通道3)图象的基本解译 17

1.1.8.1 总则 17

1.1.8.2 夜间3.7μm 通道图象的解译 18

1.1.8.3 3.7μm 和红外(IR)资料相结合，应用于雾的判识 18

1.2 简单识别 19

1.2.1 介绍 19

1.2.2 云的类别 21

1.2.2.1 对流云 21

1.2.2.2 锋面云 23

1.2.2.3 层云和雾 24

1.2.2.4 反气旋层积云 25

1.2.3 云型 27

1.2.3.1 线状云型 27

1.2.3.2 涡旋 32

1.2.3.3 细胞云 34

1.2.3.4 云簇 35

1.2.4 地表 37

1.2.4.1 陆表特征 37

1.2.4.2 海表特征 38

1.2.5.2 飞机凝结尾迹(凝结尾流) 40

1.2.5.1 尘和霾 40

1.2.5 大气污染 40

1.2.5.3 船迹 41

第二章 雷达图象 43

2.1 基本原理 43

2.1.1 雷达——降水的基本关系 43

2.1.2 雷达资料的显示 44

2.1.2.1 平面位置显示(PPI) 44

2.1.2.2 等高平面位置显示(CAPPI) 44

2.1.2.3 距离-高度显示(RHI) 45

2.1.3.1 虚假回波 46

2.1.3.2 异常传播 46

2.1.3 雷达图象解译中存在的问题 46

2.1.3.3 二次雷达回波 47

2.1.3.4 山丘对降水的屏蔽 49

2.1.3.5 雷达波束下面降水的增强和蒸发 49

2.1.3.6 滴谱的影响 50

2.1.3.7 雪和冰：亮带 50

2.1.3.8 晴空回波 50

2.1.4 用雨量计资料调整雷达的降水估计值 50

2.1.5 多普勒雷达 51

2.1.5.1 基本原理 51

2.1.5.2 多普勒雷达在天气预报中的应用 51

2.1.5.3 多普勒 PPI 图象的解译 52

2.2 简单识别 53

2.2.1 引言 53

2.2.2 层云降水 53

2.2.2.1 暖锋雨带 53

2.2.2.2 暖区雨带 54

2.2.2.3 冷锋雨带 55

2.2.3 对流云降水 56

2.2.3.1 零散阵雨 56

2.2.3.2 阵雨线 57

2.2.3.3 雷暴 57

2.2.4 强风暴 58

2.2.4.1 飑线和雷暴 58

2.2.4.2 旋转雷暴和龙卷 59

第三章 天气尺度的云和水汽分布 60

3.1 引言 60

3.1.1 概述 60

3.1.1.1 卫星图片分析思路 60

3.1.1.2 物理和动力过程 60

3.1.1.3 卫星和雷达图片解译 64

3.1.2 运动学 65

3.1.2.1 相对运动 65

3.1.2.2 变形带 67

3.1.2.3 涡度与涡度平流 69

3.1.3.1 输送带概念模式介绍 70

3.1.3 与锋面和波动有关的输送带 70

3.1.3.2 暖输送带(WCB) 71

3.1.3.3 冷输送带(CCB) 74

3.1.3.4 干气流 76

3.2 卷云和水汽大尺度分布的分析 77

3.2.1 概况 77

3.2.2 卷云带 77

3.2.2.1 确定极地急流位置 78

3.2.2.2 确定副热带急流位置 80

3.2.2.3 确定与急流相伴的湍流位置 80

3.2.3 卷云盾 82

3.2.3.1 确定温度脊和高空脊的位置 82

3.2.3.3 确定湍流位置 83

3.2.3.2 确定温度梯度的位置 83

3.2.4.1 确定高空反气旋的位置 84

3.2.4 变形带中的卷云和水汽 84

3.2.4.2 确定变形带中湍流的位置 85

3.3 积状云型的解译 88

3.3.1 概况 88

3.3.2 确定温度槽的位置 88

3.3.3 确定高空短波槽的位置 91

3.3.4 确定急流轴的位置 91

3.3.5 确定地面高压脊 92

3.4.2.1 叶状云的特征 93

3.4.2.2 与分析的关系 93

3.4.1 概况 93

3.4.2 叶状云 93

3.4 与斜压槽有关的特征解释 93

3.4.2.3 叶状云的变化 95

3.4.2.4 叶状云型向逗点状云型的转变 98

3.4.3 逗点云 100

3.4.3.1 特征表现 100

3.4.3.2 锋带中的逗点云 100

3.4.3.3 冷空气中的逗点云 102

3.4.3.4 逗点云和湍流 102

3.4.4.1 形状特征 103

3.4.4 涡旋 103

3.4.4.2 与分析的关系 104

3.4.4.3 涡旋和湍流 105

第四章 锋和波动 106

4.1 典型的冷锋 106

4.1.1 典型锋和分裂锋的区别 106

4.1.2 冷锋云带的发展 108

4.1.2.1 卫星图象上的特征 108

4.1.2.2 高空分析 108

4.1.2.3 地面分析和降水量分布 110

4.1.2.4 用 Q 矢量表示锋生 110

4.1.3 概念模式 111

4.1.4 图象对分析的指导意义 112

4.1.4.1 一个发展良好的冷锋 112

4.1.4.2 减弱中的冷锋 115

4.1.5 地面天气 115

4.1.5.1 线对流 115

4.1.5.2 地面锋前的降水 118

4.1.5.3 地面锋后降水 118

4.1.6 飑线的发展 118

4.1.7 与急流的相互作用 119

4.2.1 分裂锋云带的发展 120

4.2.2 卫星图象上的特征 120

4.2 分裂冷锋 120

4.2.3 地面和高空分析 121

4.2.4 概念模式和地面天气 123

4.2.4.1 浅湿带 123

4.2.4.2 潜在的不稳定释放 123

4.2.4.3 地面锋 125

4.3 暖锋 126

4.3.1 简介 126

4.3.2 云带 126

4.3.3 暖区中云的发展 128

4.3.4.2 例子 132

4.3.4.1 特征 132

4.3.4 分离暖锋云 132

4.3.5 降水分布 135

4.4 瞬时(假)锢囚 136

4.4.1 概述 136

4.4.2 天气尺度 137

4.4.2.1 发展早期 137

4.4.2.2 发展后期 138

4.4.2.3 最后阶段 140

4.4.3 中尺度系统 142

4.4.3.1 可供考虑的地面分析模式 142

4.4.3.2 降水区的移动 143

4.5.1 概述 144

4.5 天气尺度波动 144

4.5.2 动力学 145

4.5.2.1 稳定波 145

4.5.2.2 不稳定波 146

4.5.3 卫星图象上的特征 147

4.5.4 个例分析 147

4.5.4.1 一个冷锋波动 147

4.5.4.2 一个稳定的暖锋波 148

4.5.4.3 一个不稳定波 152

4.5.4.4 高空波动 155

5.1.1 引言 158

第五章 中纬度低压 158

5.1 气旋生成前的云系特征 158

5.1.2 重要因素的判识 159

5.1.3 从卫星图象推断高空流型 162

5.1.3.1 锋面云带和与其分离的逗点云 162

5.1.3.2 只有锋面云带存在 162

5.1.3.3 开始有范围有限的 E 云在下面露出的锋面云带 163

5.1.3.4 有沿气流方向拉长露出 E 云的锋面云带 164

5.2 气旋生成的类型 164

5.2.1 引言 164

5.2.2.1 冷空气中的气旋生成 165

5.2.2 由积云活动加强或逗点云发展而成的气旋 165

5.2.2.2 与锋面云的相互作用 170

5.2.3 由主锋云系发展而成的气旋 180

5.2.3.1 经向槽气旋生成 180

5.2.3.2 平直槽、疏散气流的气旋生成 190

5.2.3.3 诱导波气旋生成 198

5.2.4 平直槽、汇合气流的气旋生成(云头) 204

5.2.4.1 云头的结构 209

5.2.4.2 概念模式 210

5.2.4.3 地面天气 213

5.2.5.1 地面低压中心的定位 215

5.2.5 小结 215

5.2.5.2 七类气旋生成的综述 217

5.2.5.3 判断气旋类型的流程图 218

5.3 与热带风暴有关的中纬度气旋生成 219

5.3.1 引言 219

5.3.2 热带风暴再生 219

5.3.2.1 热带风暴 Helene 219

5.3.2.2 热带风暴 Felix 223

5.3.3 由热带风暴引发的气旋生成 225

5.3.3.1 热带风暴 Hortense 225

5.3.3.2 飓风 Charley 227

5.3.4 预报指南 230

5.4.2.1 一个锢囚的发展 231

5.4.2 锢囚锋 231

5.4 锢囚和成熟低压 231

5.4.1 引言 231

5.4.2.2 锢囚系统的地面天气 234

5.4.2.3 确定锢囚点(三合点) 237

5.4.2.4 中尺度现象的例子 237

5.4.3 锢囚低压的云和天气 241

5.4.3.1 天气尺度 241

5.4.3.2 中尺度 242

5.4.3.3 个例分析 243

5.5.1 图象上的线索 249

5.5.2 高空形势 249

5.5 非加深低压 249

5.5.3 个例分析 250

5.6 极地低压 252

5.6.1 引言 252

5.6.2 与极地低压有关的天气 256

5.6.3 天气尺度高空冷核中的极地低压 256

5.6.4 地面槽内极地低压的发展 259

5.6.5 与高空槽有关的逗点云 261

5.6.6 与浅薄斜压带有关的波动 261

5.6.7 逆切变极地低压 264

5.6.8 地中海中的极地低压类涡旋 266

6.1.2 海上云型 267

6.1.1 引言 267

6.1 总论 267

第六章 对流云型 267

6.1.3 陆地云型 270

6.1.3.1 卫星图象的表述 270

6.1.3.2 雷达图象的表述 272

6.2 洋面上初生的对流 274

6.2.1 引言 274

6.2.2 云型与大气结构的关系 276

6.2.2.1 晴空区 277

6.2.2.2 云街 277

6.2.2.3 闭合细胞云 277

6.2.2.4 开口细胞云 278

6.2.3.2 通道3资料的使用 281

6.2.3.3 暖洋流上空对流的增强 281

6.2.2.5 其他云型 281

6.2.3.1 热成风槽中的中尺度涡旋 281

6.2.3 海洋对流的其他实例 281

6.2.4 海岸附近对流的变化 283

6.2.4.1 陆地的遮挡作用 283

6.2.4.2 海岸下风方向云的生长 283

6.2.4.3 港湾的形状对积云的影响 284

6.2.4.4 地形作用产生的辐合 285

6.2.4.5 陆地上空的细胞对流 285

6.3.1 引言 286

6.3 地形引发的对流云型 286

6.3.2 与海风有关的对流 287

6.3.2.1 微风条件下海岸形状的影响 288

6.3.2.2 中等强度风场条件下海岸线形状的影响 290

6.3.3 与陆风有关的对流 291

6.3.4 内陆水体附近的陆地对流 292

6.3.5 冬季云带 293

6.3.5.1 内陆水体上空及其下风方的冬季云带 293

6.3.5.2 冬季海岸附近的云带 295

6.3.5.3 冬季对流云带总结 295

6.3.7 湿地和植被对对流的影响 296

6.3.6 原来的云对以后对流的影响 296

6.3.8 城市对对流的影响 297

6.3.9 山地上空的对流 298

6.3.10 山地引发的对流和中尺度涡旋 300

6.4 雷暴外流和对流的相互作用 301

6.4.1 引言 301

6.4.2 对流风暴的低层外流和弧状云线 302

6.4.3 外流边界和新雷暴的发展 303

6.5 有组织的中尺度对流系统 307

6.5.1 引言 307

6.5.2 风暴形成前的环境特征 308

6.5.2.1 红外图象中的湿度信息 308

6.5.2.3 水汽图象 310

6.5.2.2 通过分析云判断大气的稳定度 310

6.5.3 中尺度对流系统(MCS)的类型 312

6.5.3.1 移动的飑线 313

6.5.3.2 移动缓慢的飑线 316

6.5.3.3 中尺度对流辐合体(MCC) 316

6.5.4 中尺度对流系统(MCS)的演变过程及其生命周期 319

6.5.4.1 前向传播系统 323

6.5.4.2 后向传播系统 324

6.5.4.3 在逗点状云型中中尺度对流系统(MCS)的演变 326

6.5.5 MCSs 中的降水型 327

6.5.5.2 云罩下的降水分布 328

6.5.5.1 对流区和层状云区 328

6.5.6 与 MCSs 相伴的剧烈天气 331

6.5.6.1 边界的相互作用 331

6.5.6.2 上冲云顶 334

6.5.6.3 冷暖配对的图型 336

6.5.6.4 楔状云系 338

6.5.6.5 雷达图型标志 338

6.5.7 对流预报总结 343

第七章 雾和低云 344

7.1 辐射雾和层云 344

7.1.1 白天雾的检测 344

7.1.2 雾与层云的辩认 344

7.1.3.2 黑雾 346

7.1.3 夜间雾的检测 346

7.1.3.1 双光谱法 346

7.1.4 湿边界层中雾和层云的形成 347

7.1.5 雾的形成及检测指南 350

7.1.6 雾和层云的消散：内向混合作用 351

7.1.7 雾消散预报指南 353

7.2 海雾 354

7.2.1 白天图象 354

7.2.2 夜间图象 357

7.2.3 海雾的移动 358

7.2.4 海岸线及其它中尺度系统对雾的影响 359

7.3.1 层积云的外貌 361

7.3 层积云 361

7.3.2 层积云的重要性 362

7.3.3 层积云的物理环境和演变 362

7.3.4 层积云的移动 363

7.3.5 层积云云顶温度的卫星观测 364

7.3.6 层积云的小尺度结构 365

第八章 山地和极区现象 367

8.1 山地云 367

8.1.1 背风波和地形卷云 367

8.1.2 推断湍流发生的区域 369

8.1.3 其他个例 371

8.2.1 焚风云壁 372

8.2 山脉的障碍效应：焚风 372

8.2.2 雾 375

8.3 极地现象 376

8.3.1 极地图象中云的判识 376

8.3.1.1 可见光和红外图象 376

8.3.1.2 3.7μm(近红外)图象 377

8.3.1.3 云与海冰的区分 378

8.3.2 高纬地区的云型 378

8.3.2.1 对流云 378

8.3.2.2 层状云 378

8.3.3.1 下泄流 379

8.3.3.2 下坡风 379

8.3.3 地形现象 379

8.3.2.3 卷云 379

8.3.3.3 背风坡效应 380

8.3.3.4 风和海冰的运动 380

8.3.4 极区涡旋 381

8.3.4.1 冰缘涡旋 381

8.3.4.2 极地低压 381

8.3.4.3 极地中纬度低压 381

专用词汇和缩略语 383

参考文献 388