從古至今，天氣觀測對人們的生產(chǎn)生活都起到非常重要的指導作用。在古代，人們通過觀天象、看云卷云舒來推測天氣變化。

然而這種從地面、靠眼看的觀測并不能獲得精準的天氣及預報信息。

到了現(xiàn)代，氣象學家可以利用氣象衛(wèi)星自上而下地監(jiān)測天氣，獲得更多信息。

今天我們就借此聊一聊關于氣象衛(wèi)星是如何監(jiān)測天氣的，以及我們可以在衛(wèi)星云圖上還能看到哪些有意思的氣象畫面吧。

氣象衛(wèi)星是如何監(jiān)測天氣的？

與地面觀測不同，氣象衛(wèi)星可以在距離地面約 800 千米至 36000 千米的宇宙空間，對地球大氣（或地表目標物）進行大范圍的觀測。

這種大范圍觀測不僅局限于水平觀測，還可以對大氣做垂直探測，并獲取三維的天氣系統(tǒng)特征。

除了觀測范圍大，氣象衛(wèi)星還有一個好處，就是可以對海洋上空的天氣進行實時監(jiān)測。

由于海洋上氣象測站稀少，資料短缺，用常規(guī)氣象資料難以發(fā)現(xiàn)和追蹤洋面天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展和移動，而氣象衛(wèi)星可以從高空直接監(jiān)視熱帶洋面上的低壓和臺風等天氣情況，是非常重要的海洋天氣系統(tǒng)監(jiān)測工具。

氣象衛(wèi)星風云 4 號 A 星記錄的我國衛(wèi)星云圖。供圖：蔣建瑩

在氣象衛(wèi)星的幫助下，氣象學家可以獲得大量氣象衛(wèi)星云圖及其衍生產(chǎn)品，并通過分析獲得天氣情況。

一般來說，我們在天氣預報中看到的衛(wèi)星云圖以可見光波段居多，除此之外還有紅外波段和水汽通道等。

一種云圖僅遙感了云和地球大氣的某一種屬性，具有片面性，綜合利用多種云圖及產(chǎn)品，能夠更好地幫助氣象學家分析天氣情況，有助于提高天氣預報的準確率。

最近這段時間，你可能會經(jīng)常見到臺風的氣象衛(wèi)星云圖。

風云四號B星拍攝到的今年第五號臺風杜蘇芮的衛(wèi)星云圖

但除了“臺風”，我們還可以通過衛(wèi)星云圖看到許多我們熟悉的景象，比如中學地理課本上的“副熱帶高壓”“冷鋒”“暖鋒”等氣象現(xiàn)象。

接下來，讓我們請風云衛(wèi)星，再為我們復習一下這些中學地理知識吧。

天氣現(xiàn)象的真實樣貌

1、副熱帶高壓

“副熱帶高壓”是一股經(jīng)常存在，但位置較穩(wěn)定的固定在熱帶和副熱帶地區(qū)的龐大的溫暖氣團。

西太平洋地區(qū)的副熱帶高壓的狀態(tài)對我國天氣影響非常大，比如部分年份的夏季區(qū)域性高溫，就與副熱帶高壓位置的異常偏西偏北、強度異常偏強、穩(wěn)定少動密不可分。

供圖：蔣建瑩

從上圖中可以看到，在副高的控制下，我國西南地區(qū)東部至長江中下游一帶及海域大多無云，這是因為副高控制區(qū)盛行下沉氣流，不利于云系的生成。

在副高北側的西北地區(qū)東部和華北一帶則多云系覆蓋。這是因為副高西側和北側水汽條件和動力條件較好，容易出現(xiàn)降雨天氣。

2、冷鋒與暖鋒

溫度、濕度等物理性質(zhì)不同的兩種氣團的交界面或者過渡帶叫“鋒面”。

鋒面與地面的交線，稱為鋒線，也簡稱為鋒。

鋒的長度一般可有幾百公里到幾千公里，垂直方向可伸展十多公里。

若鋒面在移動過程中，冷氣團起主導作用，推動鋒面向暖氣團一側移動，則稱為冷鋒。

冷鋒過境時，會造成風力加大、氣壓升高和氣溫下跌等天氣現(xiàn)象。

反之，若暖氣團推動冷氣團前行，則為暖鋒。

冷空氣大舉南下影響我國的長達幾千千米的冷鋒若冷暖氣團勢力相當，則稱為準靜止鋒。

西南地區(qū)的準靜止鋒。供圖：蔣建瑩

3、臺風

臺風是指發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的具有暖心結構的強烈氣旋性渦旋，是一種強大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)。

它的中心氣壓很低，低層有顯著向中心輻合的氣流，頂部氣流主要向外輻散。

臺風的結構，從中心向外依次分為：臺風眼區(qū)、云墻區(qū)、螺旋雨帶區(qū)。臺風總是伴有狂風暴雨，大多給受影響區(qū)域帶來嚴重災害。

供圖：蔣建瑩

4、滾軸云

滾軸云是水平的管形狀云。當穩(wěn)定的空氣受到干擾時，會產(chǎn)生波浪云，導致空氣沿著干擾移動。

這種干擾通常來自移動冷鋒中干冷空氣與相對穩(wěn)定的暖濕空氣相互碰撞。

如果穩(wěn)定的潮濕空氣層向上流動時，則在頂部形成云；向下流動時，則云層蒸發(fā)。

云的交替缺失和存在是產(chǎn)生波浪效果的主要原因。

在衛(wèi)星云圖上看滾軸云，就像池塘中泛起的漣漪一般，非常特別。供圖：蔣建瑩

如果站在地面上看滾軸云，就會是下面這個樣子。

圖片來源：NASA

如果在飛機上觀看，那么就會是下面這幅景象。

從飛機上觀看滾軸云。圖片來源：Wikimedia

5、沙塵

靜止氣象衛(wèi)星風云四號 A 星每五分鐘就能獲得一次監(jiān)測圖像，可以實現(xiàn)對沙塵暴的實時監(jiān)測。

下面展示的便是 2021 年 3 月 15 日出現(xiàn)的近 10 年最強沙塵暴過程，從動畫中可以看出，影響此次沙塵天氣過程的系統(tǒng)是一鋒面氣旋云系，在地面冷鋒南側的內(nèi)蒙古中西部、甘肅、寧夏、陜西北部、山西北部、河北大部、北京、天津等地都出現(xiàn)了沙塵暴（圖中偏黃色區(qū)域）。

供圖：蔣建瑩

6、積雪

由于雪在可見光波段的反射率較高，和云的反射率相近，而地表的反射率較低。雪、云的反射率和地表的反射率有較大差異。

又由于云是移動的，而積雪是固定的，所以可以從可見光云圖的動畫中區(qū)別積雪和云。

供圖：蔣建瑩

7、颮線

颮線是排列成線（帶）狀的雷暴群，具有范圍較小、生命史較短的特征。

其寬度由幾百米至幾千米，最寬至幾十千米，長度一般由幾十千米至幾百千米，維持時間由幾小時至十幾小時。

颮線過境時，風向突變，氣壓涌升、氣溫急降，同時，狂風、雨雹交加。

因此，颮線發(fā)生時，通常伴有雷暴、大風、冰雹等過程，破壞力強，經(jīng)常造成嚴重的災害。

2021年7月1日下午出現(xiàn)的雷雨大風和冰雹天氣就是受颮線系統(tǒng)影響。供圖：蔣建瑩

8、東北冷渦

東北冷渦是產(chǎn)生在東北地區(qū)附近的一個深厚的冷性氣旋天氣系統(tǒng)。

冷渦中的空氣由于處于上冷下暖的不穩(wěn)定狀態(tài)，常會產(chǎn)生（雷）陣雨、雷雨大風或冰雹等不穩(wěn)定天氣；有時，強烈發(fā)展的冷渦也會造成較大范圍的暴雨天氣。

供圖：蔣建瑩

由于冷渦圍繞中心做逆時針旋轉，因此受冷渦周圍云系的影響，造成冷渦影響下的某地一會兒晴一會兒陰的天氣現(xiàn)象。

9、霧

霧是由懸浮在近地面空氣中微小水滴或冰晶組成的天氣現(xiàn)象，是近地面層空氣中水汽凝結（或凝華）的產(chǎn)物。

霧有明顯的日變化。白天溫度比較高，空氣中可容納較多的水汽。

供圖：蔣建瑩

但是到了夜間，溫度下降了，空氣中能容納的水汽的能力減少了，一部分水汽會成為霧。

霧一般在午夜至清晨最容易出現(xiàn)，日出后隨著氣溫的升高會很快消散。

動畫中可以明顯看到河北、河南、山西和陜西等地大霧的消散過程。

利用氣象衛(wèi)星進行災害監(jiān)測

除了在天氣上，風云衛(wèi)星還可以進行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測和氣象災害等情況進行有效監(jiān)測。

比如下圖便是利用風云三號D星對內(nèi)蒙古自治區(qū)進行的森林草原火點監(jiān)測。由于出現(xiàn)火點時，一般都有煙霧，在下圖中我們可以明顯看到煙霧的飄散方向，可以借此來監(jiān)測火情或及時發(fā)現(xiàn)火源點。

供圖：蔣建瑩

目前，風云氣象衛(wèi)星被世界氣象組織納入全球業(yè)務應用氣象衛(wèi)星序列，作為全球綜合觀測系統(tǒng)的重要成員、空間和重大災害國際憲章的值班衛(wèi)星，其開放共享的數(shù)據(jù)政策使世界各地的用戶廣泛受益，在國際氣象防災減災和服務“一帶一路”建設中發(fā)揮著重要的作用，成為中國外交部署的閃亮名片。