卫星气象学pdf

雷达与卫星气象学

第一部分 第一章

一、我国天气雷达的频率范围

1．S波段天气雷达的频率范围在2700MHz-2900MHz；C波段天气雷达的频率范围在5300MHz-5500MHz；X波段天气雷达的频率范围在8000MHz-12500MHz； 2．CINRAD-SA\\CINRAD-SB\\CINRAD-CB分别属于哪个波段。 二、天气雷达原理及组成：

1．常规天气雷达：天气雷达间歇性地向空中发射电磁波（称为脉冲式电磁波），它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播，在传播的路径上，若遇到了气象目标物，脉冲电磁波被气象目标物散射，其中散射返回雷达的电磁波（称为回波信号，也称为后向散射），在荧光屏上显示出气象目标的空间位置等的特征。

2．多普勒天气雷达：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标

1、极轨卫星和静止卫星的观测特点是什么？优缺点。（1）极轨卫星（太阳同步轨）

1）优点有：①由于太阳同步轨道近似为圆形，轨道预告、接收和资料定位都很方便；②有利于资料的处理和使用；③太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测两极地区；④在观测时有合适的照明，可以得到充足的太阳能。

2）缺点是：①可以取得全球资料，但观测间隔长，对某—地区，一颗卫星在红外波段取得两次资料； ②观测次数少，不利于分析变化快，生命短的中小尺度天气系统。③相邻两条轨道的资料不是同一时刻，这对资料 的利用不利。 (2)静止卫星

1）优点：①是卫星高度高，视野广阔，一个卫星可对南北70°S--70°N，东西140个经度，约占地球表面1／3约1.7亿平方公里进行观测；②是可以对某一固定区域进行连续观测，约半小时提供一张全景圆面图，特殊需要时，3—5分钟对某小区域进行一次观测；③是可以连续监视天气云系的演变，特别是生命短，变化快的中小尺度天气系统。如果把间隔为5分钟的图片连接成电影环，可以连续 观察天气云系的演变 。2）不足是：①它不能观测南北极区。②由于其离地球很远，若要得到清楚的图片，对仪器的要求很高。③卫星轨道有限。

2、什么是可见光云图？有什么特征？

可见光云

第五章 卫星图像的分析基础

第一节卫星图像的基本特征 卫星云图是气象卫星最易最早进行的观测 之一。早期气象卫星采用电视摄像机对地[ 球大]气系统进行观测，但是用这种仪器得 到的云图只限于白天，到1970年代，美国 第二代业务气象卫星姿态改为三轴定向稳 定，观测仪器采用扫描辐射仪，可以选择2 个或以上的波长间隔(通道)对地[球大]气 系统进行观测，可以得到白天的可见光云 图，还可以得到红外或其他类型的云图。

卫星云图主要反映地面、云面的特性，所 以卫星观测仪器在选取波长时应注意： ①减少大气对观测的影响：选用透明的大 气窗区，尽可能避免存有气体吸收和散射 的波段，以达到清楚观测地表或云分布；

②根据观测对象确定选用的波段：根据目 标物光学特性，观测对象与其他目标物间 特征差异最大的波段； ③根据卫星观测的目标特性确定观测波段

卫星资料的类型： ①图像资料，如卫星云图、水汽图等，它 是由成像类辐射仪获取，这类资料成像迅 速，时、空分辨率高，直观形象，水平分 布连续，使用方便，但还须对图像进行二 次处理才能进行定量分析应用；

②探测资料，为定量数字资料，光谱分辨 率高，用于大气温度和成分的

雷达与卫星气象学

第一部分 第一章

一、我国天气雷达的频率范围

1．S波段天气雷达的频率范围在2700MHz-2900MHz；C波段天气雷达的频率范围在5300MHz-5500MHz；X波段天气雷达的频率范围在8000MHz-12500MHz； 2．CINRAD-SA\\CINRAD-SB\\CINRAD-CB分别属于哪个波段。 二、天气雷达原理及组成：

1．常规天气雷达：天气雷达间歇性地向空中发射电磁波（称为脉冲式电磁波），它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播，在传播的路径上，若遇到了气象目标物，脉冲电磁波被气象目标物散射，其中散射返回雷达的电磁波（称为回波信号，也称为后向散射），在荧光屏上显示出气象目标的空间位置等的特征。

2．多普勒天气雷达：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标

卫星气象学复习题

一、名词解释：

1、遥感 2、短波辐射 3、长波辐射 4、太阳同步轨道 5、地球同步轨道 6、卫星运行周期 7、轨道倾角 8、可见光辐射 9、红外辐射 10、带状云系 11、涡旋云系 12、急流云系 13、亮度温度 14、色调 15、暗影 16、分辨率

17、大气窗 18、灰度等级： 19、通道 20、太阳高度角； 21、暖输送带； 22、冷输送带；

23、太阳常数； 24、辐射的基本定律

二、简答题

1、极轨卫星和静止卫星的观测特点是什么？优缺点。 2、什么是可见光云图？有什么特征？ 3、什么是红外云图？有何特征？ 4、什么是水汽图像？有何特征？ 5、红外云图上海陆色调有什么变化？

6、卫星云图上识别云的主要依据是什么？

7、卫星云图上卷状云、层状云、积状云的基本特征是什么？ 8、可见光和红外云图上地表特征如何识别？

9、卫

卫星气象学复习题

一、名词解释：

1、遥感 2、短波辐射 3、长波辐射 4、太阳同步轨道 5、地球同步轨道 6、卫星运行周期 7、轨道倾角 8、可见光辐射 9、红外辐射 10、带状云系 11、涡旋云系 12、急流云系 13、亮度温度 14、色调 15、暗影 16、分辨率

17、大气窗 18、灰度等级： 19、通道 20、太阳高度角； 21、暖输送带； 22、冷输送带；

23、太阳常数； 24、辐射的基本定律

二、简答题

1、极轨卫星和静止卫星的观测特点是什么？优缺点。 2、什么是可见光云图？有什么特征？ 3、什么是红外云图？有何特征？ 4、什么是水汽图像？有何特征？ 5、红外云图上海陆色调有什么变化？

6、卫星云图上识别云的主要依据是什么？

7、卫星云图上卷状云、层状云、积状云的基本特征是什么？ 8、可见光和红外云图上地表特征如何识别？

9、卫

南京信息工程大学研究生招生入学考试 《雷达与卫星气象学》考试大纲

科目代码：T10

科目名称：雷达与卫星气象学 《雷达气象学》占50％，《卫星气象学》占50％

第一部分 课程目标与基本要求

一、课程目标

《雷达气象学》与《卫星气象学》是大气探测专业学生的两门重要专业课。《雷达气象学》主要包括雷达探测基础理论和回波信息分析与应用两大部分，系统地讲述雷达探测气象目标的基础理论，即回波的产生、电磁波在大气中的衰减和折射，雷达定量测量降水原理和方法，脉冲多普勒天气雷达工作原理，回波信息的分析原则及其应用，等等。《卫星气象学》主要包括卫星遥感基础理论和卫星云图资料的分析应用技术和卫星探测资料处理的一些概念。

通过雷达气象学和卫星气象学的学习，为从事雷达、卫星气象遥感研究提供理论基础,并掌握雷达、卫星资料在天气预报及相关学科的一些应用。 二、基本要求

要求学生掌握雷达回波的产生、电磁波在大气中的衰减和折射，雷达定量测量降水原理和方法，雷达回波信息的分析原则及其应用；要求学生掌握卫星遥感基本概念、卫星轨道特征、卫星辐射遥感理论和方法，卫星资料处理和分析的基本原则，卫星云图在天气分析中的应用，了解由卫星资料定量估算气象参数，并不断提高自学能力。

第二

CH1

1.气象卫星：人造星体，在宇宙空间、确定的轨道上飞行，携带着各种气象探测仪器，以对地球及其大气和海洋进行气象观测为目的，测量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。

气象卫星观测的特点:在空间固定轨道上运行；自上而下进行观测；全球和大范围的观测；使用新的探测技术（遥感探测）；提供丰富的观测资料，受益面广（气象+其他领域）

2.遥感：1）概念：遥感是气象卫星的基础：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一种技术。2）设备：传感器，运载工具，接收系统。3）卫星遥感探测研究主要内容：遥感信息获取手段的研究；各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究；遥感信息的处理与分析判读技术的研究。3）分类：按工作方式：主动遥感、被动遥感；按电磁波谱段：紫外~、可见光~、红外~、微波~；按探测对象：大气~、海洋~、农业~、地理~；按探测信息形式：图像~、非图像~

气象卫星遥感：利用气象卫星对大气进行遥感探测。

3.卫星气象种类：(1)极地轨道卫星：中国风云1号 (2)静止轨道卫星：中国风云2号 p9/21 CH2

1.卫星轨道参数

CH1

1.气象卫星：人造星体，在宇宙空间、确定的轨道上飞行，携带着各种气象探测仪器，以对地球及其大气和海洋进行气象观测为目的，测量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。

气象卫星观测的特点:在空间固定轨道上运行；自上而下进行观测；全球和大范围的观测；使用新的探测技术（遥感探测）；提供丰富的观测资料，受益面广（气象+其他领域）

2.遥感：1）概念：遥感是气象卫星的基础：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一种技术。2）设备：传感器，运载工具，接收系统。3）卫星遥感探测研究主要内容：遥感信息获取手段的研究；各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究；遥感信息的处理与分析判读技术的研究。3）分类：按工作方式：主动遥感、被动遥感；按电磁波谱段：紫外~、可见光~、红外~、微波~；按探测对象：大气~、海洋~、农业~、地理~；按探测信息形式：图像~、非图像~

气象卫星遥感：利用气象卫星对大气进行遥感探测。

3.卫星气象种类：(1)极地轨道卫星：中国风云1号 (2)静止轨道卫星：中国风云2号 p9/21 CH2

1.卫星轨道参数

气象学作业-第二章

陈诗逸 1221104 海渔一班

1.基本概念

辐射强度：在单位时间 (△t)、通过垂直于选定方向上的单位面积(△S) 、单位立体角(△ω)内的辐射能(△E)，称为该方向的辐射强度，单位为：W /(m2 sr)；

辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量，称为辐射通量密度（E），单位W/m2； 太阳常数：当日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线的单位面积上单位时间内获得的太阳辐射能量，称为太阳常数I0，I0=1370W/m2；

直接辐射：太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射； 散射辐射：经过大气散射后投射到地面的，称为散射辐射；

地面有效辐射：地面辐射（ Fs ）与其吸收的大气逆辐射（a Fa ）之差(a为吸收率)，称为地面有效辐射；

地面辐射差额：地表面吸收的太阳总辐射（Q*）与地面有效辐射（ F0 ）之差，称为地面辐射差额；

气温日较差：一天中气温最高值与最低值之差，称为气温日较差；

气温年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值之差，称为气温年较差；

气温直减率：一般而言，气温的垂直变化与高度有着较吻合的线性关系，这个线性关系的系数就是气温的垂直递减率，全球平均为6°C/km；

干绝热直减率：