Đề cương ôn thi khí tượng vệ tinh

1

Đề cương khí tượng vệ tinh


•
•

•

•




•
–

–

•

Câu 1 : Bức xạ và các thành phần bức xạ mặt trời
Bức xạ điện từ là cơ sở nền tảng của công nghệ viễn thám. Tất cả
mọi thứ phát ra bức xạ điện từ. Cụ thể hơn, tất cả các đối tượng
với một nhiệt độ trên không độ tuyệt đối đều phát ra bức xạ. Bởi
vì bức xạ có thể vận chuyển năng lượng ngay cả khi không một
phương tiện, đó là cách duy nhất mà trái đất tương tác với phần
còn lại của vũ trụ. Dụng cụ viễn thám trên vệ tinh tìm cách đo
chính xác năng lượng điện từ phát ra từ trái đất và bầu khí
quyển. Sự hiểu biết về khả năng và hạn chế của công nghệ viễn

thám đòi hỏi một sự hiểu biết sâu sắc hơn về bức xạ điện từ
Các nguồn năng lượng chính của trái đất là từ mặt trời.
Năng lượng mặt trời chuyển qua trái đất bằng sóng điện từ
bức xạ.
Trong chân không, sóng điện từ truyền đi với tốc độ ánh sáng
(300.000 km / s).
Quang phổ điện liên tục phân biệt các loại khác nhau của
sóng dựa trên bước sóng và tần số.
Thành phần bức xạ: Các quá trình của bức xạ khí quyển, bao gồm
phát xạ, truyền xạ, phản xạ, tán xạ và hấp thu
Đối tượng của bức xạ khí quyển là mối quan tâm với năng lượng
truyền trong không khí bởi các photon, hoặc tương đương bởi sóng
điện từ
Các photon được chia thành 2 loại:
• Photon mặt trời (Shortwave) 0.1 - 4.0 µm
• Photon nhiệt (Longwave) 4.0 – 100 µm
Các định luật cơ bản :
1. Định luật Planck
Một vật thể màu đen (một cấu trúc lý thuyết) được định
nghĩa như một vật thể hấp thu hoàn toàn tất cả các bức xạ đến nó
Hệ mặt trời và đất-khí quyển là các vật thể đen tuyệt đối,
nhưng chúng ta vẫn có thể áp dung những định luật bức xạ của vật
đen
2. Định luật Stefan-Boltzmann
1


2

–

–

•
–

–


•

•

•

•

–

•

Tốc độ mà đối tượng tỏa nhiệt là tỷ lệ thuận với lũy thừa
bốn của nhiệt độ của nó
σ=5,6697*10-8 Wm-2K-4
Cường độ của bức xạ phát ra từ năng lượng mặt trời quang
quyển (nhiệt độ 5800 K) gấp nhiều lần từ bề mặt trái đất (15oC nhiệt
độ hoặc 288 K)
3. Định luật Wien’s
Khi nhiệt độ của vật thể tăng lên, bước sóng của bức xạ
cường độ cao nhất phát ra giảm

Bước sóng của cường độ tối đa (micron) = 3000 / T (bước
sóng trong micron, một phần triệu của một mét, nhiệt độ ở thang độ
K)
Câu 2:phát xạ
Phát xạ
Sự phát xạ là bức xạ điện-từ từ một đối tượng/sự vật phát ra
do chuyển động ngẫu nhiên và sự va chạm của phân tử vật chất ở
bên trong đối tượng.
Một đối tượng phát ra thông lượng bức xạ phổ đơn lẻ(duy
nhất) phụ thuộc vào nhiệt độ và khả năng phát xạ của đối tượng ấy.
Bức xạ này được gọi là bức xạ nhiệt, vì nó phụ thuộc chủ yếu vào
nhiệt độ
Bức xạ nhiệt này có thể biểu diễn bằng lý thuyết vật đen. Là
một vật chất hấp thụ toàn bộ năng lượng điện từ rọi tới nó mà
không phản xạ đi cũng như không truyền đi bất cứ năng lượng nào
định luật Stefan-Boltzmann: cường độ bức xạt hay đổi theo
nhiệt độc của đối tượng phát xạ
Trong đó W là tổng độchói bức xạphát ra, đo bằng Wm -2,
σ= 5,6697.10 -8 Wm-2K-4 là hằng số Stefan-Boltzmann
Với một đối tượng phát xạ bất kỳ thì cường độ bức xạ thay
đổi như một hàm của bước sóng và nhiệt độ
2


3

•

•

Sự phân bố phổ của năng lượng đó cũng thay đổi theo bước
sóng và nhiệt độ
Quan hệ giữa cường độ đỉnh phổ và nhiệt độ vật đen được
mô tả bằng định luật dịch chuyển của Wien

λ max là bước sóng bức xạ phát ra
theo phổ cực đại
A =2898 μm
T là nhiệt độ


–

–
–

•
–

Khả năng phát xạ - Định luật Kirchoff
Tỷ số giữa bức xạ phát ra và bức xạ hấp thụ là như
nhau đối với tất cả các vật đen ở cùng một nhiệt độ và cùng một
bước sóng - Tỷ số này biểu thị khả năng phát xạ của một vật đen
lý tưởng
Giá trị (0-1)
Biến động theo bước sóng: đối với nước thì khả năng
phát xạ giảm khi bước sóng giảm
Định luật Planck và nhiệt độ chói
Định luật Planck về phân bố năng lượng trong phổ
phát xạ của vật đen tuyệt đối phụ thuộc vào nhiệt độ và độ dài

bước sóng được viết như sau:

Câu 3 : nguyên lí quan trắc từ vệ tinh không gian :
3


4

•
–

–

–
•

•

•

Đo đạc gián tiếp theo 2 phương pháp: bị động và chủ động
Đo xa tích cực: thiết bị đo phát ra các sóng điện từ tới
đối tượng đo, gặp đối tượng đo nó phản xạ trở lại thiết bị cảm
biến (radar- Microwave)
Đo xa thụ động: thì quan trắc (nhận) sóng điện từ từ
chính các đối tượng (mà ta định đo) truyền tới nhờ quá trình phát
xạ và phản xạ (Visible, IR)
Tương ứng với 3 dải phổ ta có 3 loại (dạng) viễn thám:
1) Viễn thám thị phổ và hồng ngoại phản chiếu,
nguồn năng lượng bức xạ ở đây là từ mặt trời;

2) Viễn thám hồng ngoại nhiệt với nguồn năng
lượng bức xạ từ chính đối tượng thám sát,
3) Viễn thám vi sóng. Riêng viễn thám vi sóng lại
có 2 loại: viễn thám tích cực và viễn thám thụ động
Phân biệt các loại vệ tinh khí tượng
Vệ tinh địa tĩnh

Vệ tinh quỹ đạo cực

4


5

Nằm trên mặt phẳng xích

Quỹ đạo gần cực

đạo.

Độ cao khoảng: 800 -900
Độ cao khoảng 36000 km

Quỹ đạo đồng bộ với quay
của trái đất
Chu
minutes

kỳ

khoảng

1436

Độ bao phủ lớn từ trên cao
Có góc nhìn rộng ~ 50
degrees
Độ phân giải thấp

km
Có quỹ đạo đồng bộ mặt trời
Chu kỳ quay 101 minutes
Độ bao phủ tốt ở các cực
Có góc nhìn hẹp
Độ phân giải cao
Dữ liệu nhận được thay đổi
theo vĩ độ

Thích hợp cho thám sát
Cung cấp dữ liệu liên tuc ~
thẳng đứng
15-30 min.
Không thích hợp cho thám
sát thẳng đứng

•
•

•

•

Câu 4 đặc điểm cơ bản của ảnh mây vệ tinh :
Đặc điểm
1. Độ phân giải không gian
Kích cỡ của điểm ảnh trên mặt đất
Được biểu diễn bằng một giá trị đơn lẻ (1km) nếu như điểm ảnh
là hình vuông
Tùy theo nhu cầu sử dung từ phát hiện -> xác định -> phân tích
muc tiêu thì đòi hỏi của phân giải tăng dần
Nguyên lý: Chọn độ phân giải bằng khoảng 10 lần kích cỡ của
đối tượng giám sát
5


6

•

•

•

•
–
–
–

•
•

•

•
•

•

•

•

2. Các kênh ảnh
Tên của các hình ảnh khác nhau tương ứng với một dải của
quang phổ điện từ các bộ cảm biến vệ tinh thu được.
Khí quyển là có thể truyền qua đối với các dải khác nhau của
bức xạ trong khu vực nhất định của quang phổ. Các khu vực này được
gọi là cửa sổ khí quyển hoặc các kênh ảnh.
Cảm biến của vệ tinh có thể "nhìn thấy" trong một loạt các cửa
sổ bức xạ điện từ.
Ba kênh quan trọng nhất được sử dung là:
Thị phổ: (0.6 microns)
Hồng ngoại: (10 to 12 microns)
Hơi nước: (6.5 and 6.9 microns. )
3. Dạng ảnh
Ảnh Alanog và ảnh số
Mỗi ô nhỏ đã nói là một ảnh điểm (pixel). Hình dạng (shape)
của ảnh điểm thường cho là hình vuông để dễ sử dung, mặc dù có thể
là hình tam giác hoặc luc giác.
Số con số của mỗi ảnh điểm là số nhị phân (hay bits), nó biến

đổi từ 0 đến 2k, k là số bits dùng để biểu diễn độ sâu của ảnh, nó phu
huộc vào cảm biến kế của vệ tinh
Kiểm định ảnh (calibration):
Kiểm định hình học: đặt từng điểm ảnh vào đúng vị trí địa
lý của nó
Kiểm định vật lý: chuyển đổi số đọc trên thiết bị đo bức xạ
về đúng tham sốvật lý.

Phân biệt những đặc điểm của ảnh mây thị phổ (VIS) , hồng ngoại
(IR) , hơi nước
ảnh thị phổ :
Ảnh vệ tinh thị phổ biểu thị sự tán xạ ánh sáng mặt trời được
phản chiếu lại bởi các vật thể trong khí quyển và trên trái đất.
Chỉ có vào ban ngày

6


7
•

–

–
–
–

•

–

–
–
–

a)
•
•

•
•

Sự khác biệt trong phản xạ của những đám mây, nước, đất, thực
vật cho phép chúng ta phân biệt các tính năng này trong hình ảnh.
Những vùng đậm màu trên ảnh thị phổ thể hiện những
vùng có lượng nhỏ ánh sáng mặt trời được phản xạ lại không gian
Những vùng trắng sáng thể hiện những vùng mây
Những vùng màu xám thể hiện trời quang mây
Mặt biển nói chung màu tối trong khi tuyết và mây dầy
màu sáng
Độ sáng của mây trên ảnh thị phổ được sáng định bằng độ cao
của đỉnh mây, độ dầy của mây, lượng hạt nước hoặc tinh thể băng
trong mây:
Những mây stratus bao phủ trái đất như tấm màn gồm
nhiều hạt và phản xạ nhiều ánh sáng mặt trời -> Hiển thị màu trắng
Sương mù cũng có thể dễ dàng nhìn thấy trên ảnh thị phổ
Mây Ci tầng cao khó nhìn thấy vì có rất ít hạt đá
Mây đối lưu sâu hiện thị rõ trên ảnh thị phổ
Nx:
Vì ảnh thị phổ đo bức xạ phản chiếu, nên từ ảnh thị phổ có thể xác

định được albedo của đối tượng quan sát.
Những đặc tính vật lý mây có albedo lớn: mây dầy, lớn, thành phần
nước (băng) lớn, kích thước hạt mây trung bình nhỏ
Những đặc tính vật lý mây có albedo nhỏ: độ dày thấp, thành phần
nước (bằng) nhỏ, kích cỡ hạt trung bình lớn
b) Trên ảnh thị phổ mây xuất hiện màu trắng, mặt đất và nước là màu
xám đen hoặc đen, hơn nữa mặt đất thì sáng hơn mặt biển
c) Bóng dâm của mây dông có thể được nhìn thấy về hướng mây thấp
vào lúc xế chiều. Các lớp phủ, như lớp tuyết phủ, có thể kiểm soát
được vì nó không di chuyển như mây. Đặc điểm trên bề mặt, như
những dòng chảy cũng có thểnhìn thấy được trên ảnh thị phổ.
d) Ảnh thị phổ dùng phối hợp với ảnh IR đểphân biệt các loại mây.
Mây
Stratus trên ảnh thị phổ thì trắng, còn trên ảnh IR thì xám
mây Cirrus dày thì có màu trắng trên cả 2 loại ảnh.
7


8

Ảnh thị phổ có thể nhìn thấy bóng của mây và giúp cho việc xác định
cấu trúc của mây khi mặt trời nghiêng.
ảnh hồng ngoại (IR)
•

•
•

•

•
–

–

•

•

•

•

Tất cả các đối tượng phát ra bức xạ liên quan đến nhiệt độ và
khả năng của nó để phát ra bức xạ.
Ảnh hồng ngoại có cả ban ngày và ban đêm
Một công cu hồng ngoại cung cấp thông tin về nhiệt độ của đất,
nước, và những đám mây bằng cách đo bức xạ hồng ngoại phát ra từ
bề mặt dưới vệ tinh. Các năng lượng bức xạ được đo bằng cảm biến
hồng ngoại được chuyển đổi thành nhiệt độ.
Trong hình ảnh hồng ngoại, các đối tượng lạnh có màu trắng và
bề mặt nóng xuất hiện màu đen.
Phân biệt các đặc tính mây trên ảnh hồng ngoại:
Ảnh hồng ngoại có thể sử dung để phân biệt mây thấp và
mây cao. Mây thấp tương đối ấm và thể hiện thành màu xám trên ảnh.
Mây dầy lạnh, như những đám mây dông thể hiện màu trắng
Bề mặt đất và biển có thể phân biệt do sự đốt nóng khác
nhau: Ban ngày bề mặt đất sẫm màu hơn
a) Vì ảnh IR đo năng lượng bức xạ nhiệt phát xạ của đối tượng
đo nên từ đó có thể xác định được nhiệt độ của đối tượng đo; nhờ vậy

mà nó được sử dung phối hợp với ảnh hơi nước để xác định giáng
thuỷ.
Những mây thấp và sương mù không thể quan sát được vào ban
đêm vì nhiệt độ của chúng gần giống như nhiệt độ bề mặt
mây càng cao hoặc phát triển cao càng có nhiệt độ thấp, càng
sáng chói.
b) Trên các ảnh hồng ngoại, mặt nước và bề mặt mặt đất ấm làm
xuất hiện màu xám tối hoặc màu đen. Các đỉnh mây lạnh thì màu
trắng, còn mây ở mực thấp hơn thì ấm hơn nên có màu xám. Các mây
thấp và sương mù là khó nhận ra trên ảnh hồng ngoại khi mà nhiệt độ
của chúng và bề mặt gần như nhau vì chúng ở gần sát bề mặt trái đất.

8


9
•

•

c) có thể được xử lý để cho ra ảnh tăng cường màu. Số liệu từ
ảnh hồng ngoại thông thường được chế tác đặc biệt để làm nổi bật các
chi tiết về nhiệt độ hoặc cấu trúc hình thái mây bằng cách gán độ xám
đậm nhạt hoặc màu để co hẹp các giải nhiệt độ lại.
d) Vì ảnh IR có thể thu được liên tuc nên có thể tạo ra ảnh động
nhằm theo dõi sự di chuyển hay quá trình phát triển của hệ thống mây
trên khu vực mà ta quan tâm.
Tổng kết
a.Với ảnh VIS
Ưu điểm:

Có thể nhìn được những mẫu mây cơ bản và các cơn bão
Quan sát được bao phủ tuyết
Có thể nhìn thấy bóng của những đám mây cao (ảnh 3-D )
Nhược điểm:
Chỉ có thể có vào ban ngày
Khó phân biệt mây thấp với mây cao do các mây có cùng albedo
Khó phân biệt tuyết và mây trong mùa đông
b.với ảnh IR
Ưu điểm:
Phân biệt giữa mây cao và mây thấp
Có thể quan trắc vào ban đêm
Phân biệt được mây và bao phủ tuyết
Cons:
Có thể khó khăn trong phân biệt mây cirrus và mây đối lưu sâu
Làm cho những đám mây xuất hiện mờ với các cạnh được xác định ít
hơn so với ảnh thị phổ.
ảnh hơi nước

•

Hình ảnh hơi nước là một công cu có giá trị để phân tích và dự
báo thời tiết, bởi vì nó đại diện cho mô hình dòng chảy của tầng đối
lưu trên. Hơi nước là xuyên qua được cho bức xạ ở bước sóng nhìn
thấy và 10-12 micron. Tuy nhiên, hơi nước là chất hấp thu rất hiệu
quả và phát bức xạ có bước sóng giữa 6.5 và 6.9 micron. Vì vậy, vệ
9


10

•

tinh đo lượng bức xạ phát ra bởi không khí ở những bước sóng có thể
được sử dung để phát hiện hơi nước trong khí quyển. Hình ảnh vệ tinh
hơi nước hiển thị nồng độ hơi nước trong lớp khí quyển giữa 600 và
300 milibar, (4.000-9.000 mét). Đây là tầng trung và phần trên của
tầng đối lưu, khu vực quan trọng cho sự phát triển của mây dông.
Trong hình ảnh hơi nước, màu đen cho thấy số lượng hơi nước
thấp và màu trắng sữa chỉ ra nồng độ cao. Sáng trắng tương ứng với
những đám mây cao. Hình ảnh hơi nước cung cấp thông tin trong tất
cả các vùng, thậm chí cả những vùng không có mây.

•

10


11

Câu 5 nhận biết các loại mây trên ảnh vệ tinh :
Mây tầng thấp
Thị Phổ

ảnh hồng ngoại

ảnh hơi nước

Mây thấp ít sáng hơn trên ảnh
thị phổ vì chúng không có
nhiều các hạt băng. Các hạt

mây chứa nhiều nước hơn nên
hấp thấp ánh sáng nhiều hơn là
phản xạ

Ảnh hông ngoại chỉ ra nhiệt độ
của bề mặt phát xạ, mây càng
cao hoặc phát triển cao càng
có nhiệt độ thấp, càng sáng
chói.

Khu vực đỉnh khí
cao có màu
sáng( nhiệt độ t
vực có độ ẩm thấ
tối ( nhiệt độ cao)

Những mây thấp và sương mù Tầng trung lưu k
Mây tầng cao chứa nhiều các không thể quan sát được vào cao nhất nên qua
tinh thể băng hơn nước nên rất ban đêm vì nhiệt độ của chúng WV rõ nhất
sáng
gần giống như nhiệt độ bề mặt
Tầng thấp hơn th
Những đặc tính vật lý mây có Trong buổi ngày những mây hơn
albedo lớn: mây dầy, lớn, thành thấp này được quan trắc bằng
phần nước (băng) lớn, kích ảnh thị phổ
thước hạt mây trung bình nhỏ
Những ảnh thu được ở kênh
Những đặc tính vật lý mây có 3.9 micron có thể dùng để phát
albedo nhỏ: độ dày thấp, thành hiện những mây thấp này ban
phần nước (bằng) nhỏ, kích cỡ đêm

hạt trung bình lớn
Ảnh thị phổ có thể nhìn thấy
bóng của mây và giúp cho việc
xác định cấu trúc của mây khi
mặt trời nghiêng.

11


12

Câu 6 phân biệt mây stratus và sương mù
*Trên ảnh mây vệtinh ta có thểphân biệt được sương mù và mây
Stratus theo các cách sau:
1) Sương mù thường bám theo địa hình, nhưsương mù vùng thung
lũng, các đường gờcủa sương mù điển hình là không theo quy tắc;
o

2) Với những ảnh mây liên tiếp theo thời gian ta có thểnhận thấy
sương mù thì không chuyển động, còn mây Stratus thì di chuyển. Tuy
nhiên với sương mù bình lưu thì có thểdi chuyển, nhưng theo hướng
di chuyển của không khí bình lưu, nên cũng có thểphân biệt được;

o

3) Vềban ngày sương mù trên ảnh thịphổthì sáng, còn trên ảnh hồng
ngoại 3,7 µm thì tối, vì khảnăng phản xạlớn hơn so với khảnăng phát
xạ(ởnhiệt độ ấm gần sát mặt đất).
*Nhận biết sương mù bằng tổ hợp kênh
+ Nếu là sương mù thì mặt phẳng mịn, còn mây Sc/Ac thì mặt lốm

đốm;
+ Sương mù sáng chói hơn Sc/Ac, nếu có cùng độdày;
+ Sương mù có gờcạnh phân biệt (rõ nét hơn), còn mây cao hơn
thường cóbóng đen đi kèm;
+ Sương mù ởkênh 4 ấm hơn;
+ Sương mù di chuyển rất chậm theo thời gian
*Thể hiện trên ảnh NOAA:

•

Sương mù và mây stratus rất sáng trên các ảnh ở 0,6 µm (Ch1)
và 0,9 µm (Ch2), nhưng chỉ có vào ban ngày. Nếu những mây này
nằm dưới mây trung và cao thì phát hiện rất khó

12


13

•

Trên ảnh 10,8 µm (Ch4), Biểu hiện của mây stratus và sương
mù đồng nhất hơn trên ảnh VIS, và sự phát hiện khó hơn, nếu như sự
khác biệt của nhiệt độ đỉnh mây và bề mặt nhỏ, tuy nhiên sự khác biệt
nhỏ có thể tăng cường và vùng mây có thể nhìn rõ.

•

Ban đêm ảnh 3,7 µm (Ch3B) mây St/fog sáng hơn trên Ch4 do
sự biến động phổ của khả năng phát xạ của hạt trong mây. Sự khác

biệt này chỉ lệ nghịch với hạt nước trong mây. Trên biển các hạt to
hơn nên sự khác biệt nhỏ hơn

•

Ban ngày dùng kết hợp 3 kênh: 124

•

Kết hợp các kênh345 có thể dùng cả ngày và đêm
Câu 7 : phân tích front ;
Các giai đoạn của front :

13


14

14


15

Thời tiết khi có front :
Khi có front lạnh

Thời tiết trước trong sau front nóng
Trước khi front
qua
Gió

Trong
khi
front qua
Đổi hướng

Sau khi front
qua

Nhiệt độ

Tăng đều

Nóng lên sau đó
duy trì.
Tăng nhẹ sau
đó giảm đều
Tạnh ráo chủ
yếu Sc

Lạnh

Áp suất

Thường

Giáng
thủy

giảm

Ci, Cs, As, Ns, St,
và sương. Điển
hình cb trong mùa
hè
Mưa phùn hoặc
sương mù

Biểu hiện

Thời tiết xấu

Điểm
sương

Tăng đều

Mây

Duy trì
Mây tầng

Mưa phùn
Thời tiết xấu
nhưng có cải
thiện
Duy trì

Sử dụng ảnh mây vệ tinh phân tích front :
15

Thường có mưa
nhẹ hoặc mưa
rào
Thời tiết tốt,
sương mù
Tăng sau
duy trì

đó


16

16


17

Câu 8 : phân tích mây đối lưu
Có 3 giai đoạn hình thành do nguyên nhân động lực, nhiệt lực kết hợp
a.Mây đối lưu trên đất liền
Trong điều kiện gió nhẹ: thuận lợi sự phát triển của mây Cu, như
trên bề mặt đất cao, kết hợp với rãnh, và nơi có hội tu của gió biển =>
mây Cu được phân bố ngẫu nhiên
Trong điều kiện gió mạnh hơn (<10 knots), những luống mây có xắp
xếp của mây đối lưu xuất hiện. Cưỡng bức địa hình có thể dẫn đến
những vùng hội tu trong trường gió dẫn đến khả năng tăng lên thành
những mây gây mưa kéo dài theo chiều gió từ khu vực phát sinh
Những luống mây song song cách nhau dải hẹp của những mây Cu
nông được gọi là các dãy mây: cách nhau khoảng 2-8km, với không

gian khoảng 3 lần độ dầy của mây. Trong khi không khí chuyển động
lên trong những dãy mây, có những chuyển động giáng ở giữa, ngăn
cản sự phát triển của mây và duy trì hình dạng mây.

•

•

•

•



b.Đối lưu trên biển
Các ổ mây đối lưu trên biển thường được phân ra 3dạng: các ổ mây
mở, các ổ mây khép kín và các luống mây (hình cong như cái cung
hoặc duỗi thẳng như các dãy phố).
Luống mây:

–

đường có khoảng cách rộng hơn trên biển, thường xuất hiện ở cuối
dòng thổi của khối khí lạnh mạnh từ đất liền ra. Nó bắt đầu từ một
vùng mây tầng, khi ẩm được vận chuyển lên từ bề mặt biển ấm được
giữ lại bên dưới lớp nghịch nhiệt. Việc tiếp xúc với bề mặt nước biển
ấm hơn, đối lưu mạnh phá vỡ nghich nhiệt và mây trở thành có bản
chất đối lưu hơn.

–

Giống như luống mây trên đất liền, khoảng cách giữa các luống mây
liên quan đến độ sâu của đối lưu, khi đối lưu càng mạnh, khoảng cách
giữa các mây càng tăng

–

hướng của các luống mây trên biển là dấu hiệu tốt của hướng gió tầng
17


18





•
•
•

thấp
Ô mây mở : hình thành khi có sự bất ổn định mạnh ở phía dưới lớp
nghịch nhiệt trên biển như ở trong hình thế bình lưu lạnh thổi vào
phía sau một front lạnh trên biển, có sự chênh lệch lớn nhiệt độ biển
khí, độ đứt gió thẳng đứng nhỏ trong cả cột không khí
Trong những hình thế dòng chảy yếu hơn chúng tạo thành những
vòng tròn hoặc ê-lip, còn khi những dòng chảy
mạnh thì các vòng tròn mở ra như những
cái cung.

Các ổ mây mở thường chỉ cho ta biết gió ở bề mặt lớn hơn 25 kts. Ở
các khu vực
đối lưu ổ mở, bán kính ổ mây xấp xỉ 15 lần độ cao đỉnh mây.
Các ổ mây mở thường thấy ở ngay sau front lạnh trên khu vực biển
Nhật bản, Đài loan.
Ô mây khép kín: hình thành trong điều kiện khi tầng bất ổn định bị
chặn bởi một lớp ổn định hay nghịch nhiệt, làm cho bằng phẳng ra các
đỉnh của mây đối lưu và các dòng chảy xoáy nghịch ở mực thấp.
Chúng thường có gió bề mặt nhỏ hơn 25 kts
Các đỉnh mây có thể bị dàn ra đến tạo thành các lớp mây
stratocumulus bên trên mây cumulus, tuy nhiên vẫn có thể nhìn thấy
bản chất của mây Cu trên ảnh vệ tinh.
Đôi khi quan trắc được những lọn mây sáng hơn, dầy hơn ở bên trong
các ổ mây khép kín. Những cái đó thường liên quan đến giáng thuỷ
nhẹ và tầm nhìn ngang giảm.
Các ổ mây khép kín quy mô nhỏ chính là các đám mây Sc, thường
thấy trên vùng biển nước ta.
c.Mây đối lưu sâu
Mây đối lưu sâu Cb xuất hiện như một nhóm các ổ mây tương đối lớn
tách biệt trên ảnh vệ tinh
Trên ảnh IR, VIS, WV, mây Cb có màu trắng, dấu hiệu của mây dầy,
nhiều tầng, nhưng trong giai đoạn ban đầu của sự phát triển, những ổ
mây màu xám riêng rẻ nhìn thấy rõ, dấu hiệu của đỉnh mây thấp
Thông thường, không khí xung quanh được đặc trưng bởi sự phát
18


19

triển của các ổ mây đối lưu.

Trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, những dải cirrus của những ổ
mây Cb đơn lẻ liên kết với nhau tạo thành những đám mây đồng nhất
màu rất trắng trên ảnh IR và không nhìn rõ trên ảnh VIS

•



•
•
•

•
•

▪
▪

▪

Các mây đối lưu có thể được đặc trưng bởi 3 đặc tính của đỉnh mây,
được phát hiện bằng ảnh vệ tinh:
Nhiệt độ, thấp hơn cho đỉnh mây cao hơn
Độ sáng của ảnh VIS: phản ánh nhiều bức xạ mặt trời đối với những
mây dầy hơn với nhiều nước và hạt băng;
Kích cỡ và trạng thái của hạt mây (nước hoặc bang): Mây dầy hơn thì
có hạt to hơn. Hạt có vẻ to hơn khi đông lạnh ở nhiệt độ từ 0 và -38ºC.
Câu 9: phân tích bão : phương pháp Dvorak ( các bước trong
phân tích tâm và cường độ bão)
Mắt bão trên ảnh VI

Điểm đen không có mây
Vùng tối đối với mắt bão bị mây che phủ
Nếu không có hoàn lưu xoáy thấp trung tâm, xác định tâm bão
là tâm mắt
Đo độ rộng mắt bão
Đánh giá hình dạng mắt
Mắt bão trên ảnh IR
Điểm ấm trên ảnh IR
Sử dung điểm ấm nhất
Biên giới của mắt (thành mắt) được xác định bằng grandient
nhiệt độ dầy nhất
Đo độ rộng và hình dạng của mắt độc lập với ảnh VIS
A. Dạng dải mây cuốn:
Dạng hình cong xoắn ốc (SBC) Mắt bão
Vẽ các đường cong trên ảnh
19


20

Đặt các đường cong sao cho sát nhất với các đường mây tầng
thấp và các dải mây đối lưu
Chạy theo các đường cong đến điểm hội tu

B. Dạng cắt
Xoáy mây tầng thấp (LLCC)
Tìm kiếm những mây tầng thấp có xoáy thuận xoắn vào nhau
Tâm bão sẽ ở trung tâm của vùng xoắn mạnh nhất của các dải
mây tầng thấp
Chủ yếu tìm thấy trên ảnh VIS

Được định nghĩa như một nửa của xoáy mây tầng thấp
Có một phần bị mây cirrus che lấp
Tâm bão sẽ ở trong vùng xoáy mạnh nhất của mây
Tâm bão sẽ ở giữa đường nối từ mũi của nêm thẳng qua đầu dấu
phẩy

C. Dạng CDO:
Màn mây nhiệt độ thấp dày đặc (CDO)


Thuật ngữ chỉ áp dung cho ảnh VIS

20


21



TÌm kiếm những đường mầy tầng thấp để ngoại suy bên dưới
những mây đối lưu



TÌm kiếm những đỉnh mây trồi lên – tâm mây tầng thấp có xu
hướng gần với những đỉnh mây cao nhất



Tìm kiếm dạng mây dải cuốn trong cấu trúc của CDO

Ước đoán cường độ bão:
Dự báo cường độ (FI) thực chất là ngoại suy giá trị T-number
(lưu ý rằng T không được vượt quá 1 1/2 T-number trong một ngày)
trừ khi mây xoáy bão hoặc môi trường xung quanh bão có dấu hiệu
thay đổi như sau:

◦

Bước A: Có những dấu hiệu không thuận lợi cho sự phát
triển bên trong khối mấy

▪

Dự báo không có sự phát triển thêm nữa hoặc giảm
tốc độ phát triển của bão đi một nửa.
Bước B: Khi bão đi vào môi trường không thuận lợi

◦
▪

Dự báo: bão sẽ phát triển chậm (chỉ 1/2 T-number
một ngày); hoặc khi có cả hai dấu hiệu ở bước 10A và 10B: dự báo là
bão sẽ không phát triển.

◦

Bước C: Khi thấy có những dấu hiệu thuận lợi

▪

Dự báo: bão sẽ mạnh lên đối với các cơn có cường
độ ≤ T5.5. Tuy nhiên, không bao giờ dự báo cường độ lớn hơn T7.

◦

Bước D: Khi bão ra khỏi môi trường không thuận lợi và
đã suy yếu

▪

Dự báo: bão sẽ phát triển nhanh đạt đến cường độ
và tốc độ thay đổi trước đó của bão. Nếu như tốc độ thay đổi giảm đi
do môi trường không thuận lợi, dự báo sự bắt đầu lại của tốc độ
21


22

trước đó. Khi bão có nguồn gốc phát triển trong môi trường không
thuận lợi, dự báo tốc độ thay đổi sẽ tăng 1.0 T-number trong một
ngày khi bão đi vào môi trường có thuận lợi hơn.
◦
▪

•

•

•
•

•

Bước E: Dấu hiệu “Đạt cường độ cực đại”
Dự báo: Nếu quan sát thấy dấu hiệu cực đại của bão
tại thời điểm hiện tại hoặc sau khi bão đạt cường độ cực đại, dự báo:
cường độ ít thay đổi
Câu 10; đặc điểm xử lí ảnh mây vệ tinh :
a.Độ phân giải ảnh vệ tinh
Phân giải không gian
Phân giải không gian: Là kích cỡ của điểm mà ảnh vệ tinh
bao phủ
Những ảnh vệ tinh cấu trúc thành hang cột gọi là những ảnh
raster, và mỗi điểm ảnh có độ phân giải không gian nhất định
Ví dụ MTSAT-2:
IR: 4km – Nadir
VIS: 1 km - Nadir
Phân giải thời gian

•
•
•
•

Tần suất mà dữ liệu có thể thu nhận được phụ thuộc vào các
yếu tố:
Loại và độ cao của quỹ đạo
Kích thước của độ rộng quét
Phân giải thời gian của vệ tinh cực

Quan trắc được thực hiện chỉ khi vệ tinh đi qua

Ảnh IR có thể có 2 lần/ngày, ảnh VIS, 1 lần/ngày
Vùng cực có thể có vài quan trắc/ ngày
VD: Vệ tinh NOAA:
Độ cao quỹ đạo 700-850km, thời gian 1 quỹ đạo 98-102 min.
22


23

•

•
•

•

Phân giải không gian 1.1 km
Độ rộng quét: 2400 km -> chu kỳ lặp: 1 ngày
Phân giải thời gian của vệ tinh địa tĩnh
MTSAT-2: Thời gian thực hiện một lần quét đầy đủ một hình
tròn là 25 phút -> Độ phân giải thời gian là 1h.

Phân giải phổ
Phân giải phổ – Số kênh phổ. Càng nhiều kênh càng nhiều thông
tin
Độ rộng của kênh phổ, tránh các vùng hoặc tận dụng ưu điểm của
cửa sổ khí quyển.

Phân giải nhị phân
• Số con số của mỗi ảnh điểm là số nhị phân (hay bits), nó biến

đổi từ 0 đến 2k, k là số bits dùng để biểu diễn độ sâu của ảnh, nó
phụ thuộc vào cảm biến kế của vệ tinh
Số mức xám ở một kênh phổ nhất định
• Sự thay đổi nhỏ nhất trong các mức cường độ có thể phát
hiện được bởi cảm biến
Câu 11 ; - Các sản phẩm bậc cao: Ước tính nhiệt độ đỉnh mây, độ
cao đỉnh mây, phân loại mây

•

Ước tính nhiệt độ đỉnh mây:

23


24

c
•

Độ cao đỉnh mây: Các kênh 11.2, 12.3, và 13.3 µm được sử dụng
để chính xác hóa nhiệt độ đỉnh mây tương ứng với bức xạ và hấp
thụ của mây.
Trong những mô hình thám không, độ cao của nhiệt độ đỉnh mây
được sử dụng để xác định độ cao của đỉnh mây

•

Phân loại mây
a) phương pháp giá trị ngưỡng: nhiệt độ vật đen tương đương hay giá

trị ngưỡng hệ số phản xạ phổ được chọn để phân biệt một đối tượng là
mây hay không phải mây trên các ảnh hồng ngoại và thị phổ. Thông
tin về nhiệt độ đỉnh mây thu được nhờ việc so sánh nhiệt độ chói với
profile nhiệt độ khí quyển quan trắc bằng vô tuyến thám không. Sử
dung giá trị ngưỡng hệ số phản xạ thị phổ hay cận hồng ngoại rất tốt
cho việc xác định quang cảnh đại dương khi bầu trời quang mây,
nghĩa là không có tia mặt trời phản chiếu
b) phương pháp đa phổ: là sử dung tổ hợp 2 kênh giản là sử dung các
quan trắc thị phổ và hồng ngoạI hệ số phản xạ thị phổ quan trắc được
và nhiệt độ vật đen tương đương được tổ hợp trong một dãy 2 chiều
(2-D array), sau đó các quan trắc được phân loại dựa trên nhiệt độ và
độ chói tương đối của chúng
c) phương pháp lát cắt CO2: Lát cắt CO2 được sử dung để phân biệt
24


25

các mây truyền xạ từ các mây không trong suốt và trời quang, sử dung
các quan trắc đa phổ thám sát bức xạ hồng ngoại độ phân giải cao
Thuật toán lát cắt CO2 xác định được cả hai lớp mây (và vì vậy cả
nhiệt độ mây liên quan) và tổng lượng mây từ các nguyên tắc truyền
xạ. Điều đó đã được chỉ ra đặc biệt hiệu quả đối với việc nhận biết
mây Cirrus mỏng mà thường bị nhầm lẫn khi dùng phương pháp cửa
sổ hồng ngoại giản đơn và ảnh thị phổ
câu 12- Các phương pháp ước tính lượng mưa từ ảnh mây vệ tinh.
1, Phương pháp ảnh hồng ngoại
Nguyên lý: Mưa tại mặt đất liên quan với các đặc tính đỉnh mây
quan sát được từ vệ tinh
VIS

Õ mưa lớn hơn

Sáng hơn (Mây dầy hơn)

Õ không mưa

Tối
IR
lạnh hơn (Mây sâu hơn)

Õ mưa lớn hơn
Õ không mưa

Nóng
NIR

|TNIR-TIR|~0 (Hạt nước lớn hoặc băng)Õ nhiều khả
năng mưa
|TNIR-TIR|>0 (Hạt nước nhỏ)
2, Phương pháp microwave

25

Õ không mưa