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MODIS云宏微观特性的卫星云分类方法

吴晓 游然 王旻燕 谷军霞

吴晓, 游然, 王旻燕, 等. 基于MODIS云宏微观特性的卫星云分类方法. 应用气象学报, 2016, 27(2): 201-208. DOI: 10.11898/1001-7313.20160208..
引用本文: 吴晓, 游然, 王旻燕, 等. 基于MODIS云宏微观特性的卫星云分类方法. 应用气象学报, 2016, 27(2): 201-208. DOI: 10.11898/1001-7313.20160208.
Wu Xiao, You Ran, Wang Minyan, et al. Cloud type identification based on macro and micro properties of clouds from MODIS. J Appl Meteor Sci, 2016, 27(2): 201-208. DOI:  10.11898/1001-7313.20160208.
Citation: Wu Xiao, You Ran, Wang Minyan, et al. Cloud type identification based on macro and micro properties of clouds from MODIS. J Appl Meteor Sci, 2016, 27(2): 201-208. DOI:  10.11898/1001-7313.20160208.

基于MODIS云宏微观特性的卫星云分类方法

DOI: 10.11898/1001-7313.20160208
资助项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 41205016

详细信息
    通信作者:

    吴晓, email: wuxiao@cma.gov.cn

Cloud Type Identification Based on Macro and Micro Properties of Clouds from MODIS

  • 摘要: 利用MODIS云光学厚度、云粒子有效半径、云顶高度、云相态等产品,以及表征6种云类的云光学厚度、云粒子有效半径、云顶高度、云相态的特征值,采用最小距离分类法和多阈值判识法相结合,对卫星观测像元的云进行分类,包括层云、层积云、积云、积雨云、雨层云、高积云/高层云、卷云以及卷云伴随高积云或高层云的多层云、卷云伴随层云或层积云的多层云、高积云或高层云伴随层积云或层云的多层云10类。2008年、2013年卫星分类结果与地面站云类观测对比,达到60%的一致性;将相同时间的地面小时降水量与分类结果叠加显示,出现降水处多为雨层云或积雨云。
  • 图  1  云分类示意图

    Fig. 1  Sketch map of cloud type identification

    图  2  2014年12月29日05:05台风蔷薇的云分类结果

    Fig. 2  Classified cloud types of typhoon Qiangwei at 0505 UTC 29 Dec 2014

    图  3  2014年12月29日05:05台风蔷薇MODIS云光学厚度

    Fig. 3  MODIS optical thickness data of typhoon Qiangwei at 0505 UTC 29 Dec 2014

    图  4  2014年6月27日05:15—05:20梅雨锋云系的分类结果

    Fig. 4  Classified cloud types of Meiyu front for 0515-0520 UTC 27 Jun 2014

    图  5  2013年1月3日04:50—06:35我国南方的层状云系的MODIS通道32亮温

    Fig. 5  The grayscale image of brightness temperature of MODIS channel 32 for 0450-0635 UTC 3 Jan 2013

    图  6  2013年1月3日04:50—06:35层状云系的分类结果

    Fig. 6  Classified cloud types for 0450-0635 UTC 3 Jan 2013

    图  7  2012年8月3日04:55—05:05地面2 h降水量 (数字,单位:mm) 与云分类结果叠加

    Fig. 7  Chart combined cloud types with 2 h precipitation (number, unit:mm) for 0455-0505 UTC 3 Aug 2012

    表  1  各种类型云的宏微观特性

    Table  1  Macro and micro properties of 6 cloud types

    云类 云顶高度/km 云粒子有效半径/μm 云光学厚度 云相态
    平均 范围 平均 范围 平均 范围
    层积云/层云 1.3 0~2.5 13.5 2~25 5.5 1~10
    高层云/高积云 3.5 1.5~5.5 17 4~30 17 2~32 水/冰
    积云 3.3 0.2~6.5 27.5 5~50 26.5 3~50 水/冰
    积雨云 12 6~20 27.5 5~72 50 25~100
    雨层云 8 4~11 17 5~50 50 25~100 水/冰
    卷云 9.5 6.5~15 65 10~120 3.5 0.01~8
    下载: 导出CSV
  • [1] 孙学金, 刘磊, 高太长, 等.基于模糊纹理光谱的全天空红外图像云分类.应用气象学报, 2009, 20(2):157-162. doi:  10.11898/1001-7313.20090204
    [2] 白慧卿, 方宗义, 吴荣璋.基于人工神经网络的GMS云图四类云系的识别.应用气象学报, 1998, 9(4):402-409. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19980460&flag=1
    [3] 陈勇航, 黄建平, 王天河, 等.西北地区不同类型云的时空分布及其与降水的关系.应用气象学报, 2005, 16(6):717-727. doi:  10.11898/1001-7313.20050612
    [4] 刘健.中国区域云特征分析及在FY-2云检测中的应用.应用气象学报, 2009, 20(2):157-162. doi:  10.11898/1001-7313.20090204
    [5] 刘健, 张里阳.气象卫星高空间分辨率数据的云量计算与检验.应用气象学报, 2011, 22(1):35-45. doi:  10.11898/1001-7313.20110104
    [6] 刘健, 许健民, 方宗义.利用NOAA卫星的AVHRR资料试分析云和雾顶部粒子的尺度特征.应用气象学报, 1999, 10(1):28-33. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19990132&flag=1
    [7] 师春香, 瞿建华.用神经网络方法对NOAA-AVHRR资料进行云客观分类.气象学报, 2002, 60(2):250-255. doi:  10.11676/qxxb2002.031
    [8] 罗敬宁.云分类.[2006-08-06].http://satellite.cma.gov.cn/jsp/basic/onlinehelp.jsp#.
    [9] Wong E, sugawa R, Gerald J.National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System:VIIRS Cloud Base Height Algorithm Theoretical Basis Document.ATBD-JPSS-474-00045-2011.2011.
    [10] Shoucri M.National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System:VIIRS Cloud Cover/Layers Algorithm Description Document.ATBD-JPSS-474-00044-2011, 2011.
    [11] Hutchison K D.The retrieval of cloud base heights from MODIS and three dimensional cloud fields from NASA's EOS Aqua mission.Int J Remote Sensing, 2002, 23(24):5249-5263. doi:  10.1080/01431160110117391
    [12] Liou K N.Radiation and Cloud Processes in the Atmosphere.New York:Oxford Press, 1992.
    [13] Wilheit T T, Hutchison K D.Retrieval of cloud base height from passive microwave and cloud top temperature data.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2000, 38(1):1-7. http://ieeexplore.ieee.org/document/843017/
    [14] Hutchison K, Wong E, Du S C.Cloud base height retrieved during night-time conditions with MODIS data.Int J Remote Sensing, 2006, 27(14):2847-2862. doi:  10.1080/01431160500296800
    [15] Hutchison K D, Etherfon B J, Opping P C, et al.Cloud top phase determination from the fusion of signatures in daytime AVHRR imagery and HIRS data.Int J Remote Sensing, 1997, 18(20):3245-3262. http://www.ingentaconnect.com/content/tandf/tres/1997/00000018/00000015/art00008/citations
    [16] Menzel P, Strabata K.Cloud Top Properties and Cloud Phase Algorithm Theoretical Basis Document.MODIS Algorithm Theoretical Basis Document, 1997. https://icdc.cen.uni-hamburg.de/fileadmin/user_upload/icdc_Dokumente/MODIS/Menzeletal_MOD06-ATBD_2015_05_01_version11.pdf
    [17] Rao N X, Ou S C, Liou K.N.Removal of solar component in the AVHRR 3.7 radiances for the retrieval of cirrus cloud parameters.J Applied Meteor, 1995, 34(2):482-499. doi:  10.1175/1520-0450-34.2.482
    [18] Wilheit T T, Hutchison K D.Cloud Base Height Retrieval from DMSP Microwave data with Cloud Temperatures//Proceedings of the 9th AMS Conference on Satellite Meteorology and Oceanography.1995.
    [19] Heymsfield A J, Donner L J.A scheme for parameterizing ice-cloud warter content in general circulation models.J Atmos Sci, 1990, 47(15):1865-1877. doi:  10.1175/1520-0469(1990)047<1865:ASFPIC>2.0.CO;2
    [20] 王鹏飞, 李子华.微观云物理学.北京:气象出版社, 1989.
    [21] 叶晶, 李万彪, 严卫.利用MODIS数据反演多层云光学厚度和有效粒子半径.气象学报, 2009, 67(4):613-622. doi:  10.11676/qxxb2009.061
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 摘要浏览量:  2840
  • HTML全文浏览量:  1189
  • PDF下载量:  706
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-13
  • 修回日期:  2015-10-20
  • 刊出日期:  2016-03-31

目录

    /

    返回文章
    返回