《卫星气象学I》教学大纲

1、卫星气象学ISatellite Meteorology I一、课程基本情况课程属性：学科基础课学分： 4 学分学时： 64 学时（讲课64学时）课程性质：必修先修课程：电磁场理论，流体力学，大气探测学，大气物理学，大气辐射学,天气学原理，动力气象学，天气学分析基础适用专业：大气科学（大气探测方向）教材：卫星气象学，气象出版社，陈渭民编著，2005年第二版开课院系：大气物理学院大气探测系二、课程的教学目标和任务卫星气象学是大气探测本科专业主干课之一，是深入学习应用气象卫星资料和从事卫星气象科学研究的基础。本课程由气象卫星探测原理和气象卫星资料分析应用两部分组成。通过本课程学习要求重点掌握气象卫星

2、探测的基本理论和原理，学会气象卫星图象资料的定量处理方法以及气象卫星资料在天气分析和预报中的应用。其中气象卫星探测原理、气象卫星图象资料的定量处理既是重点也是难点。三、教学内容和要求1绪论（4 学时）（1）理解气象卫星遥感探测的特点；（2）了解卫星遥感的意义和内容；卫星资料在大气科学和其它领域中的应用；气象卫星发展概况；考点：遥感，遥感过程，遥感探测概念，遥感探测的分类方法，气象卫星, 卫星气象学概念，第一颗气象卫星与卫星探测的意义，气象卫星观测的特点，卫星遥感观测资料的应用领域, EOS、GOES、FY、TRMM等卫星，全球卫星观测体系2卫星运动规律和气象卫星轨道（7 学时）了解卫星轨道和卫

3、星在空间的运动规律；理解卫星轨道参数和轨道的摄动；掌握气象卫星轨道的实现及气象卫星的观测；了解卫星的发射和卫星技术；重点: 气象卫星轨道的实现及气象卫星的观测；难点:太阳同步轨道的实现考点：轨道的进动，卫星运动方程推导，卫星活力公式推导，三个宇宙速度推导，卫星圆轨道的实现, 圆轨道卫星运行速度及轨道周期的计算，升交点，降交点，轨道倾角，轨道截距, 星下点，轨道数，气象卫星探测的要求，近极地太阳同步卫星轨道特点，近极地太阳同步卫星轨道的实现，静止卫星轨道特点，静止卫星轨道高度计算，静止卫星运行速度计算，卫星轨道的确定，卫星的姿态3卫星遥感辐射理论（9学时）（1）熟悉电磁波谱和辐射度量；（2）熟悉

4、基本辐射定律，太阳短波辐射和地球大气长波辐射与吸收；掌握辐射在大气中的传输过程和辐射传输方程，卫星接收的辐射及卫星遥感方程；（3）掌握气象卫星图象的观测原理。重点: 大气中的辐射传输过程，卫星接收的辐射及遥感方程，卫星图象的观测原理难点: 权重函数考点：比辐射率亮度温度、吸收率、透过率、大气窗、吸收带、反射率，反照率，典型地物反射率特征气象卫星接收到的辐射，晴空红外辐射传输方程推导及内涵，权重函数定义及内涵，多层云时大气中红外辐射传输方程内涵，可见光的辐射传输，可见光云图观测原理，红外云图观测原理，短波红外云图观测原理，水汽图观测原理，卫星观测的波段选择4卫星资料获取、接收和处理（6-8 学时

5、）（1）掌握卫星观测仪器的基本特征；极轨气象卫星观测仪器；静止卫星观测仪器；卫星云图的图象表示和增强处理。（2）熟悉卫星资料接收设备和处理系统；地面接收卫星资料范围的确定；卫星轨道报格式；（3）了解卫星云图定位网格的计算和制作；重点: 卫星云图的图象表示和增强处理，分辨率的概念难点: 卫星轨道升、降交点计算考点：瞬时视场，像元，信噪比，光谱响应函数，AVHRR， MODIS， MERSI， VISSR， AMSU，反差增强，分层增强， MB增强， DB增强，多通道彩色合成(真彩色，假彩色) 伪彩色增强卫星数据预处理(数据定标，辐射订正，几何订正等) ，卫星数据格式， HDF读取，方位-仰角-大

6、圆盘，卫星轨道升交点经度和时间的计算，卫星的空间扫描方式，卫星观测仪器基本组成，空间分辨率，时间分辨率，光谱分辨率,温度分辨率，地球静止卫星自旋与扫描观测特点，卫星数据分级，卫星轨道报解读，图像处理概念及内容5卫星图象的分析基础（6 学时）（1）掌握卫星图象的基本特征；卫星云图识别判据（结构型式、边界形状、范围大小、色调、暗影、纹理）；卫星云图上各类云的识别（卷状云、积雨云、高层高积云、积云浓积云、层积云、层云雾、雨层云、多层云）（2）熟悉地表特征分析（陆地风沙浮尘沙尘暴水面洋流海水中的涡旋积雪冰）；（3）水汽图象的基本特征和水汽图象上的边界重点: 卫星图象的基本特征和各类云的识别，水汽图象的

7、基本特征和水汽图的边界难点:水汽图边界考点：可见光(0.5-0.6微米)云图的特征，1.6 微米通道的特征,3.9微米通道的特征，长波红外(10.5-12.5微米)云图的特征，水汽图（6.5-7.2um）的特征，卫星云图上识别云的判据，卷状云云图识别，层状云云图识别，积状云云图识别，地表图像识别，冰雪覆盖区识别，水陆地形识别6中纬度天气系统的卫星云图分析（10 学时）(1)熟悉中纬度地区的大尺度云系；带状云系、涡旋云系逗点云系、斜压叶（盾）状云系、变形场云系、细胞状云系、波状云系。(2)掌握卫星云图上天气系统云系的分析；高空槽、脊，急流云系，高空冷涡，锋面云系，温带气旋云系，副热带高压和地面高

8、压。（3）水汽图象与大气环流。重点: 星云图上天气系统云系的分析难点:逗点云系与涡度场考点：带状云系、涡旋云系，逗点云系、斜压叶（盾）状云系、变形场云系、细胞状云系、波状云系，头边界、内边界、干涌边界和底边界、回流边界，利用卫星云图分析500hPa槽线，卫星云图确定地面高压脊线，云图上的副热带高压，冬季洋面冷锋云系（活跃冷锋、不活跃冷锋），卫星云图确定地面冷锋的位置，冷锋云系的强度变化，我国南方冷锋，北方冷锋云系及其移动特征，暖锋和锢囚锋云系的主要特点,静止锋云系主要特点，我国夏季梅雨锋云系特点，经典锋面气旋的云系特点，成熟气旋中的三条辐送带，北方冷涡云系，中纬度高空急流云系特点，确定高空急流

9、轴的四条规则，副热带急流云系主要特征7卫星云图在热带天气分析和预报中的应用（6 学时）掌握热带云系的基本特征；掌握热带天气系统的卫星云图特征；熟悉热带气旋的云系特征及其发生发展、定位、强度估计以及降水、大风预报。重点: 热带天气系统的卫星云图特征难点: 热带气旋的强度估计考点：热带地区云的类别和云系的尺度分类，热带云团的垂直空间结构、云团种类，热带辐合带(ITCZ)云系特点，及其长、短期变化特征，热带辐合云带的类型，东风波云型大洋中部高空冷涡赤道反气旋，台风的云系结构，判断热带扰动发展成台风的云图特征，台风云型的主要类型，卫星云图上确定台风中心，热带气旋强度的估算方法-Dvorak方法的基本思

10、路，热带气旋路径的卫星云图预报方法8夏季对流云系卫星云图分析（8 学时）熟悉由卫星云图分析触发对流云生成的条件；掌握中尺度强对流云系特征识别；掌握中尺度对流天气系统卫星资料分析；会用卫星资料建立对流性天气系统演变的概念模型和对流性天气系统的预报。重点:中尺度对流天气系统卫星资料分析难点:对流性天气系统的演变的动态模式及预报考点：对流发生的水汽条件分析，判断对流产生的条件，分析对流性云系发生发展，局地热力对流云系（水陆边界的积云对流，山脉迎风坡的积云对流，山脉背风坡的对流云，早晨云边界午后的对流发展）,飑锋云型，飑锋云系的天气系统分类-锋面飑线、锋后飑线、锋上飑线、干线飑线、台风飑线，雷暴低层外流边界和弧状云线的形成，雷暴中高压在卫星云图上的表现特征，中尺度对流复合体（MCC）云团的发生发展、演变、概念模型9用卫星资料估算降水、风和云参数简介（6-8 学时）(1)了解用卫星资料估算降水、风和云参数的思路、作用和方法考点：利用卫星资料估算降水、水汽含量，卫星云图估计风基本思路，卫星遥感反演云参数、大气温度注：气象卫星资料在其它学科的应用由后续课程“气象卫星资料的多学科应用”介绍。三、大纲说明（1）作业和报告：作业3-4 次（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：（平时成绩、实验成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算