留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于静止卫星红外云图的MCS自动识别与追踪

费增坪 王洪庆 张焱 宋帅 刘家峻 郑永光

费增坪, 王洪庆, 张焱, 等. 基于静止卫星红外云图的MCS自动识别与追踪. 应用气象学报, 2011, 22(1): 115-122..
引用本文: 费增坪, 王洪庆, 张焱, 等. 基于静止卫星红外云图的MCS自动识别与追踪. 应用气象学报, 2011, 22(1): 115-122.
Fei Zengping, Wang Hongqing, Zhang Yan, et al. MCS identification and tracking based on geo-satellite IR images. J Appl Meteor Sci, 2011, 22(1): 115-122.
Citation: Fei Zengping, Wang Hongqing, Zhang Yan, et al. MCS identification and tracking based on geo-satellite IR images. J Appl Meteor Sci, 2011, 22(1): 115-122.

基于静止卫星红外云图的MCS自动识别与追踪

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40875019

详细信息
    通信作者:

    费增坪, E-mail: fzping@gmail.com

MCS Identification and Tracking Based on Geo-satellite IR Images

  • 摘要: 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。
  • 图  1  MCS的识别

    (a) 预处理后的图像,(b) 按照TBB≤-52℃得到的二值图像,(c) 在二值图像的基础上,按照MCS判据提取的目标

    Fig. 1  The identifier of MCS

    (a) the figure after pretreatment, (b) the binary figure gotten by TBB≤-52℃, (c) the figure gotten by MCS criterion based on the binary figure

    图  2  MCS的四维存储结构

    Fig. 2  The 4-D storage configuration of MCS

    图  3  2003年7月21—22日MCS云团的追踪

    Fig. 3  The track of MCS cloud clusters from 21 July to 22 July in 2003

    图  4  2003年7月21—22日MCS云团A的追踪结果

    Fig. 4  The track of MCS cloud cluster A from 21 July to 22 July in 2003

    图  5  2003年7月21—22日MCS云团B的追踪结果

    Fig. 5  The track of MCS cloud cluster B from 21 July to 22 July in 2003

    表  1  Maddox的MCC定义[2]

    Table  1  Definition of MCCs by Maddox[2]

    项目 物理特征
    尺度 TBB≤-32℃的连续冷云区面积>100000 km2
    TBB≤-52℃的连续冷云区面积>50000 km2
    生成 第1次满足尺度定义① 和② 的时刻
    生命期 满足尺度定义① 和② 的时间>6 h
    最大的空间范围 连续冷云罩 (TBB≤-32℃) 的最大面积
    形状 在最大空间范围时椭圆率 (短轴/长轴)≥0.7
    消亡 尺度定义① 和② 不再满足的时刻
    下载: 导出CSV
  • [1] Orlanski L A. A rational subdivision of scales for atmospheric processes. Bull Amer Meteor Soc, 1975, 56: 527-530. http://geomorphometry.org/content/rational-subdivision-scales-atmospheric-processes
    [2] Maddox R A. Mesoscale convective complexes. Bull Amer Meteor Soc, 1980, 61: 1374-1387. doi:  10.1175/1520-0477(1980)061<1374:MCC>2.0.CO;2
    [3] Shibagaki Y, Yabanaka M D, Shimizu S, et al. Meso-β to meso-γ-scale wind circulations associated with precipitating clouds near Beiu front observed by the MU and meteorological radars. Meteor Soc Jappan, 2000, 78 : 69-91. doi:  10.2151/jmsj1965.78.1_69
    [4] 江吉喜.一次特大沙尘暴成因的卫星云图分析.应用气象学报, 1995, 6(2): 177-184. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19950229&flag=1
    [5] 何立富, 陈涛, 谌芸, 等.大气探测资料在中尺度暴雨中的分析和应用.应用气象学报, 2006, 17(增刊): 88-97. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJCB201216086.htm
    [6] 国家气象中心, 国家卫星气象中心. 98中国大洪水与天气预报.北京:气象出版社, 1999.
    [7] 费增坪, 郑永光, 张焱, 等.基于静止卫星红外云图的MCS普查研究进展及标准修订.应用气象学报, 2008, 19(1):82-90. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20080113&flag=1
    [8] Anderson C J, Arritt R W. Mesoscale convective complexes and persistent elongated convective systems over the United States during 1992 and 1993. Mon Wea Rev, 1998, 126: 578-599. doi:  10.1175/1520-0493(1998)126<0578:MCCAPE>2.0.CO;2
    [9] 马禹, 王旭, 陶祖钰.中国及其邻近地区中尺度对流系统的普查和时空分布特征.自然科学进展, 1997, 7:701-706. doi:  10.3321/j.issn:1002-008X.1997.06.010
    [10] 费增坪, 郑永光, 王洪庆. 2003年淮河大水期间MCS的普查分析.气象, 2005, 31(13):18-22. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX200512003.htm
    [11] Fujita T, Bradbnry D L, Murino C, et al. A Study of Mesoscale Cloud Motions Computed from ATS2 Ⅰand Terrestrial Photographs. SMRP Res Pap 71, University of Chicago, 1968: 25.
    [12] Smith E A. The McIDAS System. IEEE Trans Geosci Electron GE-13, 1975: 123-136.
    [13] Endlish R M, Wolf D E, Hall D J, et al. Use of a pattern recognition technique for determining cloud motions from sequences of satellite photographs. J Appl Meteor, 1971, 10: 105-117. doi:  10.1175/1520-0450(1971)010<0105:UOAPRT>2.0.CO;2
    [14] Hall D J, Endlish R M, Wolf D E, et al. Experiments in automatic cloud tracking using SMSGOES Data. J Appl Meteor, 1977, 16: 1219-1230. doi:  10.1175/1520-0450(1977)016<1219:EIACTU>2.0.CO;2
    [15] Arking A, Robert C L, Rosenfield A. A furrier approach to cloud motion estimation. J Appl Meteor, 1978, 17: 735-744. doi:  10.1175/1520-0450(1978)017<0735:AFATCM>2.0.CO;2
    [16] 王登炎. MCS的形态特征和外推预报.气象, 2000, 26(8): 22-24. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2000.08.006
    [17] 肖稳安, 褚昭利, 徐辉.中尺度对流复合体的降水特征和预报.南京气象学院学报, 1995, 18(1): 107-112. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJQX501.015.htm
    [18] 白洁, 王洪庆, 陶祖钰. GMS卫星红外云图强对流云团的识别与追踪.热带气象学报, 1997, 13(2): 158-167. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RDQX702.007.htm
    [19] Zheng Yongguang, Tao Zuyu, Wang Hongqing, et al. Enviroment of meso-α-scale convective system development in yellow Sea region. Progress in Natural Science, 1999, 9(7): 842-848. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=zkjy199911005&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
  • 加载中
图(5) / 表(1)
计量
  • 摘要浏览量:  4987
  • HTML全文浏览量:  1153
  • PDF下载量:  2148
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-01-10
  • 修回日期:  2010-10-19
  • 刊出日期:  2011-02-28

目录

    /

    返回文章
    返回