基于静止卫星红外云图的MCS自动识别与追踪

由于缺乏成熟的中尺度对流系统 (MCS) 自动追踪工具,使基于静止卫星红外云图的MCS研究的深度和广度受到制约。手工目测法识别追踪MCS,工作量大且容易造成误差,无法用于长时间序列卫星云图的MCS普查。该文结合我国中尺度对流天气的特点,在重新定义MCS云团识别标准的基础上,给出了一种基于图像处理和时间序列分析技术的MCS自动识别、存储、追踪和时间序列特征统计方法。通过对2003年淮河大水期间连续时次卫星云图的MCS自动识别、追踪和特征统计,对该方法的应用效果进行了检验,结果表明:该方法不仅能对每个时次的MCS进行快速识别,同时也能对多时次的MCS进行有效追踪。     

一次MCS过程的卫星云图和数值模拟分析

本文应用卫星云图与数值模拟结果对2000年6月2日发生的一次影响江苏的江淮气旋暴雨过程进行研究分析，阐述了这次暴雨过程表现的MCS基本特征。分析表明：MCS的形成可以由几个中β尺度对流云或对流带开始，在特定的环境场中汇合成合并；在其发展过程中必须维持湿度平流，低层到中层有暖平流，骨强偏南风急流伸向形成区，同时在其东北方向有一支高空西风急流相耦合；低层的辐合、整层凝结潜热的释放、垂直运动的增强、高层的辐散引起的正反馈机制是MCS发展的动因。     

卫星云图图象处理及分析

讨论二值化、边界提取、骨架提取、边界光滑处理以及图象迭加等处理的几种方法，结合卫星云图分析这些处理在实际中的应用，并详细介绍了实现这些方法的要点。     

Windows下静止卫星云图处理软件

使用可视化开发工具在微软Windows操作系统下开发了一套针对科研和教学使用的GMS-5静止卫星云图处理软件,它使用方便灵活,基本功能完备,能够完成气象研究中对静止卫星云图处理的基本要求。该软件的主要功能有：云图叠加地图与经纬网格、亮温等值线处理、云图平均、云图数字增强、云图转存为常用格式图像文件等。     

改进的静止卫星云图软件处理系统

静止卫星云图是科研业务工作的重要观测数据。在静止气象卫星更新换代的背景下,旧版静止卫星云图处理系统已经不能适应处理新数据的要求。文章简要介绍了改进的静止卫星云图软件处理系统的新数据接口与新功能。新软件能够兼容的数据包括9210下发的多种类型AWX格式卫星资料,GPF(Geostationary-satellite Project File)格式资料,HDF5格式云图资料,北京大学存储的GMS-5、GOES-9、MTSAT-1R等资料;新功能包括云图动画、云图通道切换、客观分析诊断、等值线图、流线图、格点矢量图、云图的增强显示、通道间计算、TBB/反射率等值线图、TBB统计、卫星数据格式转换等。     

用于地球静止卫星云图象素定位的非线性插值法

根据对ＧＭＳ－４地球静止卫星所发定位网格数据的分析，发现同一纬线上两定位格点间象素分辨率的变化率基本保持不变。可以利用等比级数的原理计算象素分辨率，从而确定象素的地理位置。据此设计的非线性插值方法明显优于线性插值法。     

利用红外卫星云图资料估计降水量方法的研究

在条件气候均匀及范围足够大取样区域,研讨面平均雨强与云覆盖率、云顶表面亮度温度的标准偏差、云覆盖率时间的变化率三者之间的关系,得到用１ｈ间隔的数字化红外卫星资料估计降水的三种模式。通过对１９９１年７月５日、６日、１０日降水过程的实例分析表明,对于日降水量的估计,效果较为理想。模式可用于与邓样时间和地点的相似气象条件区,且不需要对云进行分离和跟踪、考察对流单体的生命史演变过程,便于应用。     

静止卫星云图在哈密降水天气预报中的应用

以哈密地区气象台引进的华云－GMS卫星云图接收处理系统运用半年多来的若干天气过程为例,结合云图加以分析,从而得出卫星云图应用情况的一些体会及对今后预报工作的展望。     

地球静止卫星云图象点定位方法之比较

在假定ＧＭＳ－４地球静止卫星所发定位网格数据的精度满足要求的基础上，通过数学原理分析、改变二维插值顺序、比较插值结果与实际分布等手段，对比分析了利用线性和非线性插值方法给每一个象点定位的结果，发现非线性插值所得结果明显优于线性插值，更加符合实际情况。线性插值的误差在经度方向上较小。可以忽略，但是在纬度方向的误差，即经度误差极为明显。在星下点的左上部，误差由东南向西北迅速增大，有相当一部分地区内经度     

卫星云图综合分析业务系统

简要介绍了利用ＧＭＳ－５云图资源研制的《卫星云图综合分析业务系统》,系统在静止卫星资料定量应用方面做了一些有益的工作。     

利用静止气象卫星监测初生对流的研究进展

本文主要对近年来利用静止气象卫星监测、分析和研究对流初生的国内外若干研究结果和进展给予了简要综述。主要涉及对流的判识、对流的追踪技术、初生对流的多光谱云顶特征、初生对流的判据和问题与展望等方面的内容。总体而言,利用静止气象卫星监测初生对流,以及发展的对流,是目前国内外研究和探索的热点之一。研究表明,通过精心挑选对对流敏感的光谱通道、通道组合和时间演变判据,可以对初生对流进行监测,可比地面雷达更早地预警降雨系统的发展,显示出在临近预报中的应用潜力。监测对流初生的算法流程大体上分为目标判识、目标追踪和初生对流判识三个部分。国际上主要的一些与对流初生相关的成熟算法各具特色,如RDT(Rapidly Developing Thunderstorms)算法在对流判识中强调了垂直形态的峰值检测,追踪对流时利用了速度外推并检测重叠面积。ForTraCC(Forecasting and Tracking the Evolution of Cloud Clusters)算法关注活跃对流,一定程度上考虑了对流合并和分裂的情况,具有外推预报功能。GOES-R(The Geostationary Operational Environmental Satellite R-Series Program)算法特点是多光谱的使用,利用多光谱判识技术进行对流云顶检测,是面向下一代静止气象卫星探测能力的算法。UWCI(The University of Wisconsin Convective Initiation)构思巧妙,所提出的box-average技术简单易行,适合软件工程化。随着卫星传感器和探测能力的发展,以及计算机技术的快速发展,更多卫星资料将用于联合判识对流。同时,更新的计算机视觉、计算机图像处理和模式识别技术也将用来解决追踪中的复杂问题,进一步改进初生对流的判识准确率。     

一种卫星云图局部标准差图像的快速算法

局部标准差图像(Local Standard Deviation image,LSD)在卫星图像的空间一致性检测中有着重要的作用,然而利用传统的滑动窗技术计算局部标准差图像时,由于大量的循环过程使运算速度较慢,特别是当卫星图像较大而滑动窗较小时,这种运算更为耗时.采用了矩阵运算的思路,提出了根据滑动窗大小将卫星图像数组按一定方向和偏移量进行整体平移,然后对经过平移后的图像数组进行数学运算来获取标准差图像的快速算法.通过计算2005年1月1日的NOAA-16/AVHRR通道4亮温局部标准差图像实例表明,采用快速算法的计算效率相对于传统滑动窗算法计算效率提高明显.     

Characteristics of an Explosive Cyclone over Northeast China Revealed by Satellite Water Vapor Imagery

In this paper, an explosive cyclone(EC) that occurred over Northeast China in the spring of 2016 is studied by using 6.7 μm FY satellite water vapor(WV) imagery and NCEP(1°×1°) reanalysis data. Moreover, the evolutions of the upper-level jet stream(ULJ), the vertical motions, and the potential vorticity(PV) are analyzed in detail. Results show that different shapes of the WV image dark zones could reflect different stages of the EC. At the pre-explosion stage, a small dark zone and an S-shaped b...     

Derivation of Cloud-Free-Region Atmospheric Motion Vectors from FY-2E Thermal Infrared Imagery

The operational cloud-motion tracking technique fails to retrieve atmospheric motion vectors(AMVs) in areas lacking cloud; and while water vapor shown in water vapor imagery can be used, the heights assigned to the retrieved AMVs are mostly in the upper troposphere. As the noise-equivalent temperature difference(NEd T) performance of FY-2E split window(10.3–11.5 μm, 11.6–12.8 μm) channels has been improved, the weak signals representing the spatial texture of water vapor and aerosols in cloud-free areas can be strengthened with algorithms based on the difference principle, and applied in calculating AMVs in the lower troposphere. This paper is a preliminary summary for this purpose, in which the principles and algorithm schemes for the temporal difference, split window difference and second-order difference(SD) methods are introduced. Results from simulation and cases experiments are reported in order to verify and evaluate the methods, based on comparison among retrievals and the "truth". The results show that all three algorithms, though not perfect in some cases,generally work well. Moreover, the SD method appears to be the best in suppressing the surface temperature influence and clarifying the spatial texture of water vapor and aerosols. The accuracy with respect to NCEP 800 h Pa reanalysis data was found to be acceptable, as compared with the accuracy of the cloud motion vectors.     

世界各国静止气象卫星发展综述

首先阐述了美国、欧洲气象卫星组织(EUMETSAT)、日本静止气象卫星的发展历史,从自旋稳定到三轴稳定,从单一载荷到多载荷并行工作,新一代的静止气象卫星的时间、空间和光谱分辨率都大幅提高,然后重点介绍了我国静止气象卫星风云二号和风云四号,相比于自旋稳定的风云二号气象卫星,风云四号卫星的功能和性能实现了跨越式的发展,接着简单介绍了俄罗斯、印度和韩国等其他国家静止气象卫星的发展状况,最后总结了不同时期各国静止气象卫星的发展特点,这对我国后续静止气象卫星的规划和研制有重要参考意义。     

一次华南静止锋上的mcs的云图特征及成因分析

利用卫星云图及柳州Doppler雷达等资料,对2010年6月17—18日发生在桂西北局地性的一次强降雨天气过程进行分析,结果表明：（1）高原有小槽不断东移、超低空西南急流的建立为此次暴雨发生提供了有利的大尺度背景。（2）地面静止锋附近有明显的上升运动区存在,非常有利于中尺度对流的发生发展。（3）高水汽、高对流不稳定能量...     

浙江省静止卫星白天大雾识别方法研究与检验

根据大雾在可见光、长波红外波段的反射及辐射特征差异,基于高时空分辨率的FY2E静止卫星开展白天大雾识别方法研究。统计分析白天大雾的卫星特征并提取多通道动态阈值,并与自动站观测数据相结合,利用阈值叠加可以实现大雾的自动识别。研究发现,白天大雾的反射率一般介于20%~50%,红外亮温一般集中在270~285 K的范围,通过双通道阈值的结合,基本可以滤除海洋、地表和厚云,达到粗判识大雾的目的。另外,由于地表温度和长波红外亮温的正相关,分季节设定阈值可以适当提高识别准确率,并且同一时刻的大雾反射率和亮温存在像元的均一性特征,因此,实时动态提取双通道阈值,缩小阈值区间,有利于降低虚报率;大雾的细判识需要结合相对湿度的观测数据,滤除低湿区,可以使TS评分增加20%以上。通过对16天大雾样本的检验表明,探测率达到92%,漏报率为8%,但虚报率较高,达到32%,TS评分达到62。可见,卫星双通道和自动站数据的结合应用,在大雾的自动识别中可以达到较高的准确率,但是低云覆盖下的大雾识别存在高虚报的情况,精细分离低云、轻雾和大雾仍然存在困难。