Estimation of Cloud Motion Using Cross-Correlation

ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＣｌｏｕｄＭｏｔｉｏｎＵｓｉｎｇＣｒｏｓ－ＣｏｒｅｌａｔｉｏｎＬｉＺｈｅｎｊｕｎ（李振军）ＡｉｒＦｏｒｃｅＣｅｎｔｅｒｏｆＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ,Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８４３ＲｅｃｅｉｖｅｄＡｕｇｕｓｔ２５,１９９７;ｒｅｖｉｓ...     

利用云导风矢量的台风中心自动定位

文中提出了一种利用云导风矢量图进行台风中心自动定位的方法。云导风矢量通过对具有一定时间间隔的两幅相关卫星云图进行模板匹配而得出。模板匹配就是根据已知模式的图像在一幅陌生图像中寻找对应于该模式的子图像的过程。根据气象知识 ,台风云系运动的特点是中心平移量大而自旋很弱 ,且台风中心与台风云系整体的移动方向一致 ,因此求出云导风矢量图中与台风整体移动矢量大小和方向一致的矢量集合的最密集区 ,经过数学形态学处理后便得到台风中心     

两种导风方法在台风路径分析中的 应用比较研究

基于云导风使用的最大相关法（已经广泛应用）和TCFM法（傅立叶相位分析法和最大相关法相结合）两方法的原理,开发了利用FY-2C静止气象卫星30min间隔卫星云图资料获得云迹风的可视化导风实验系统。利用该系统处理2005年夏季麦莎、卡努、龙王等3个台风期间的卫星云图,对得到的云迹风进行台风路径反演分析。结果表明,TCFM导风方法得到的结果优于最大相关法。     

基于傅立叶相位分析的卫星云图导风技术

导出云迹风(Cloud Motion Wind)的传统方法．是用最大相关系数法在间隔30min的卫星云图序列上计算示踪云的位移．以获得有关高度上风的估计值。但在用这种方法处理1min间隔云图时产生“亚像素尺度位移”问题。过去对傅立叶分析法的初步研究表明．对示踪云进行频域波谱分析,由谐波的相位变化计算波速。能够避免“亚像素尺度位移”问题。本文在此基础上,给出详细的理论推导和个例验证。     

利用卫星资料制作天气系统移动预报

本文使用交叉相关及后向轨迹预报的方法,对未经人工处理的两张不同时次的卫星云图灰度进处理,在前一时次卫星云图上定义一个象素子集,并在后一时次卫星云图定义的区域内计算逐个象素子集的相关系数,然后找出与前一区域具有最大相关系数的象素子集,把这两个象素子集中心的连线看作是象素子集内云的移动。利用天气系统运动的连续性和保守的性质,找出其移动的规律,并由此客观地作出天气系统的移动趋势,预报取得了较为满意的结果。     

在台风业务系统中使用卫星云导风资料的试验

在国家气象中心台隐数值预报业务系统中引入国家卫星气象中心提供的卫星云导风资料,进行两项预报试验。第一项是把卫星云导风资料作为观测资料进行最优插值客观分析;第二项是将云导风资料加入到轴对称的人造台风模型风场上,使之产生非对称风场。试验结果表明：卫星云导风资料作为观测资料进入模式后对减小台风路径预报误差效果明显;用云导风形成人造台风模型非对称风场可进一步提高台风路径预报精度。     

逐时云迹风资料同化对暴雨预报的模拟试验

文中基于不同的云迹风同化方案,用GRAPES模式对2005年7月11-12日长江中下游一次暴雨强降水过程进行了云迹风资料同化试验及数值模拟,通过对比分析不同方案所得的分析场及预报场的差异,研究逐时云迹风资料三维变分同化对分析场及暴雨预报的影响.首先,根据连续性原理及双通道各层次云迹风资料的误差分析,分3个步骤对7月11日00:00-12:00 UTC共12个时次的双通道云迹风资料进行了初步的质量控制;然后,把经过质量控制的云迹风资料放入基于GRAPES 3D-VAR三维变分同化方案开发的逐小时循环同化系统中进行同化,将得出的分析场与单一时次未经质量控制的云迹风资料同化得出的分析场进行对比,探讨了逐时云迹风资料同化对数值预报分析场的影响;最后,把同化后的分析场作为初始场,用 GRAPES模式对 2005年7月11-12日长江流域暴雨过程做24 h降水预报试验,分析两个同化方案所模拟得到的预报场的差异.结果表明,经资料的筛选、同经纬度单点通道的选择及资料的稀疏化3个步骤控制后,各层次云迹风资料的误差有明显减小;加入经质量控制的逐时云迹风资料其三维变分同化可以提高分析场中风压场及水汽场的质量;而且在暴雨预报试验中可以相对更准确地预报暴雨落区及雨强.     

利用静止卫星云图进行二维傅里叶相位导风试验

根据二维傅里叶相位分析原理,对1 min间隔的IR云图进行由云推导风的反演。利用模块高度频数直方图把云分为高、中、低云。对连续三幅IR云图进行二维傅里叶相位导风计算,得到两个反演风场,对两个风场相同位置上的风矢进行逐点比较,剔除风向或风速差别较大的风矢,再对处理后的风场进行高度调整法的质量控制,把不合理的风矢剔除或调整到合理的高度层,得到连续性较好的风场。     

用红外和水汽两个通道的卫星测值指定云迹风的高度

提出了一种改进的用红外和水汽两个通道的测值指定云迹风高度的算法。利用红外水汽散点图和云迹风本身自动地将有低云的目标区、有半透明卷云的目标区、有密蔽高云的目标区分开。在有低云的目标区和有密蔽高云的目标区用红外一个通道指定云高。在有半透明卷云的目标区用红外和水汽两个通道指定云高。在用两个通道的测值指定云高时，假定卷云高度以上不存在水汽，以红外和水汽两个通道亮温相同这个方程与两个通道辐射测值线性相关的方程联立解出云的高度     

Construction of vertical wind profile from satellite-derived winds for objective analysis of wind field

During summer Monex-79, a variety of observing systems viz. research ships, research aircrafts, constant pres-sure balloons and geostationary satellite etc. were deployed, besides the regular conventional observations The pur-pose of these additional systems was to make the best possible data for the studies on various aspects of monsoon cir-culation. The present study is aimed at the construction of vertical wind profile using cloud motion vectors obtained from GOES (I-O) satellite and to examine whether the constructed wind profiles improves the representation of the monsoon system, flow pattern etc. in the objective analysis. For this purpose, climatological normals of the wind field are considered as the initial guess and the objective analyses of the wind field are made with, first using only data from conventional observations over land areas, subsequently including the constructed winds from cloud motion vectors. These analyses are then compared with the standard analyses of wind field obtained from Quick Look Atlas by T. N. Krishnamurti et al. (1979).It is inferred that satellite estimated mean wind profiles show good agreement with the mean wind profiles of the research ships with RMS errors less than 5 mps below 500 hPa and less than 8 mps above 500 hPa. It is further infer-red that the inclusion of constructed winds shows a positive impact on the objective analysis and improvement is seen to be more marked in the data-sparse region of the Arabian sea. Analyses which include the constructed winds show better agreement with the standard analysis, than the analyses obtained using only conventional winds. Thus, results of our study suggest that the wind profiles constructed using cloud motion vectors are of potential use in objective analysis to depict the major circulation features over the Indian region.