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到了现代，气象学家可以利用气象卫星自上而下的监测天气，获得更多信息。今天我们就借此聊一聊关于气象卫星是如何监测天气的，以及我们可以在卫星云图上还能看到哪些有意思的气象画面吧。
01
气象卫星是如何监测天气的？
与地面观测不同，气象卫星可以在距离地面约 800 千米至 36000 千米的宇宙空间，对地球大气（或地表目标物）进行大范围的观测。这种大范围观测不仅局限于水平观测，还可以对大气做垂直探测，并获取三维的天气系统特征。
除了观测范围大，气象卫星还有一个好处，就是可以对海洋上空的天气进行实时监测。由于海洋上气象测站稀少，资料短缺，用常规气象资料难以发现和追踪洋面天气系统的发生发展和移动，而气象卫星可以从高空直接监视热带洋面上的低压和台风等天气情况，是非常重要的海洋天气系统监测工具。
气象卫星风云 4 号 A 星记录的我国卫星云图
在气象卫星的帮助下，气象学家可以获得大量气象卫星云图及其衍生产品，并通过分析获得天气情况。一般来说，我们在天气预报中看到的卫星云图以可见光波段居多，除此之外还有红外波段和水汽通道等。一种云图仅遥感了云和地球大气的某一种属性，具有片面性，综合利用多种云图及产品，能够更好的帮助气象学家分析天气情况，有助于提高天气预报的准确率。
最近这段时间，你可能会经常见到下面这张台风“轩岚诺”的气象卫星云图。动画显示了“轩岚诺”吞并其南侧热带低压的过程，像极了“大鱼吃小鱼”的情形。
“台风”或许是我们在卫星云图上见到得最多的一种天气情况。除了“台风”，我们还可以通过卫星云图看到许多我们熟悉的景象，比如中学地理课本上的“副热带高压”、“冷锋”、“暖锋”等气象现象。接下来，让我们请风云卫星，再为我们复习一下这些中学地理知识吧~
02
那些天气现象的真实样貌
01副热带高压
“副热带高压”是一股经常存在，但位置较稳定的固定在热带和副热带地区的庞大的温暖气团。西太平洋地区的副热带高压的状态对我国天气影响非常大，比如今年6月13日至8月30日的区域性高温，就与副热带高压位置的异常偏西偏北、强度异常偏强、稳定少动密不可分。
从上图中可以看到，在副高的控制下，我国西南地区东部至长江中下游一带及海域大多无云，这是因为副高控制区盛行下沉气流，不利于云系的生成。在副高北侧的西北地区东部和华北一带则多云系覆盖。这是因为副高西侧和北侧水汽条件和动力条件较好，容易出现降雨天气。所以，今年西北地区雨量明显偏多。8月底，当副高东撤南落时，这场旷日持久的高温天气也终于缓缓落下帷幕。
02冷锋与暖锋
温度、湿度等物理性质不同的两种气团的交界面或者过渡带叫做锋面。锋面与地面的交线，称为锋线，也简称为锋。锋的长度一般可有几百公里到几千公里，垂直方向可伸展十多公里。若锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动，则称为冷锋。冷锋过境时，会造成风力加大、气压升高和气温下跌等天气现象。反之，若暖气团推动冷气团前行，则为暖锋。
冷空气大举南下影响我国的长达几千千米的冷锋
若冷暖气团势力相当，则称为准静止锋。
西南地区的准静止锋
03台风
台风是指发生在热带或副热带洋面上的具有暖心结构的强烈气旋性涡旋，是一种强大而深厚的热带天气系统。它的中心气压很低，低层有显著向中心辐合的气流，顶部气流主要向外辐散。台风的结构，从中心向外依次分为：台风眼区、云墙区、螺旋雨带区。台风总是伴有狂风暴雨，大多给受影响区域带来严重灾害。
04滚轴云
滚轴云是水平的管形状云。当稳定的空气受到干扰时，会产生波浪云，导致空气沿着干扰移动。这种干扰通常来自移动冷锋中干冷空气与相对稳定的暖湿空气相互碰撞。如果稳定的潮湿空气层向上流动时，则在顶部形成云；向下流动时，则云层蒸发。云的交替缺失和存在是产生波浪效果的主要原因。
在卫星云图上看滚轴云，就像池塘中泛起的涟漪一般，非常特别。
如果站在地面上看滚轴云，就会是下面这个样子。
图片来自 NASA
如果在飞机上观看，那么就会是下面这幅景象。
从飞机上观看滚轴云。图片来源：Wikimedia
05沙尘
静止气象卫星风云四号 A 星每五分钟就能获得一次监测图像，可以实现对沙尘暴的实时监测。下面展示的便是 2021 年 3 月 15 日出现的近 10 年最强沙尘暴过程，从动画中可以看出，影响此次沙尘天气过程的系统是一锋面气旋云系，在地面冷锋南侧的内蒙古中西部、甘肃、宁夏、陕西北部、山西北部、河北大部、北京、天津等地都出现了沙尘暴（图中偏黄色区域）。
06积雪
由于雪在可见光波段的反射率较高，和云的反射率相近，而地表的反射率较低。雪、云的反射率和地表的反射率有较大差异。又由于云是移动的，而积雪是固定的，所以可以从可见光云图的动画中区别积雪和云。
07飑线
飑线是排列成线（带）状的雷暴群，具有范围较小、生命史较短的特征。其宽度由几百米至几千米，最宽至几十千米，长度一般由几十千米至几百千米，维持时间由几小时至十几小时。飑线过境时，风向突变，气压涌升、气温急降，同时，狂风、雨雹交加。因此，飑线发生时，通常伴有雷暴、大风、冰雹等过程，破坏力强，经常造成严重的灾害。
2021年7月1日下午出现的雷雨大风和冰雹天气就是受飑线系统影响。
08东北冷涡
东北冷涡是产生在东北地区附近的一个深厚的冷性气旋天气系统。冷涡中的空气由于处于上冷下暖的不稳定状态，常会产生（雷）阵雨、雷雨大风或冰雹等不稳定天气；有时，强烈发展的冷涡也会造成较大范围的暴雨天气。
由于冷涡围绕中心做逆时针旋转，因此受冷涡周围云系的影响，造成冷涡影响下的某地一会儿晴一会儿阴的天气现象。
09雾
雾是由悬浮在近地面空气中微小水滴或冰晶组成的天气现象，是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾有明显的日变化。白天温度比较高，空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间，温度下降了，空气中能容纳的水汽的能力减少了，一部分水汽会成为雾。雾一般在午夜至清晨最容易出现，日出后随着气温的升高会很快消散。动画中可以明显看到河北、河南、山西和陕西等地大雾的消散过程。
03
利用气象卫星进行灾害监测
除了在天气上，风云卫星还可以进行生态环境监测、农业遥感监测和气象灾害等情况进行有效监测。比如下图便是利用风云三号D星对内蒙古自治区进行的森林草原火点监测。由于出现火点时，一般都有烟雾，在下图中我们可以明显看到烟雾的飘散方向，可以借此来监测火情或及时发现火源点。
目前，风云气象卫星被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列，作为全球综合观测系统的重要成员、空间和重大灾害国际宪章的值班卫星，其开放共享的数据政策使世界各地的用户广泛受益，在国际气象防灾减灾和服务“一带一路”建设中发挥着重要的作用，成为中国外交部署的闪亮名片。
作者｜蒋建莹 国家卫星气象中心首席
审核｜艾婉秀 国家气候中心气候服务室首席专家 研究员
2、关于科普知识的资料：小学生地球的科普知识
小学生地球的科普知识
地球科普知识：地球的馈赠
矿产资源
地球是人类栖身之所，衣食之源。
地球上的矿物已知有3300多种，并构成多样的矿产资源。目前我国已发现矿产173种，其中探明储量的矿产153种。以丰富的大型矿产原料基地为基础，建成国有矿山企业1万多个，矿业从业人员2000多万人。大庆、包头、攀枝花、金川等300多座城镇，以矿业开发为基础而兴起。矿产资源的开发利用已成为我国社会经济发展的重要支柱。
随着社会生产力的发展，人类活动对地球的影响越来越大，对地球矿产资源的需求量也越来越大。我国是世界上矿产资源丰富、矿种齐全、矿产资源总量较大的资源大国之一，但资源劣势明显。到2010年我国现有的并与人民生活息息相关的主要大宗矿产中，石油、天然气、铝、铁、铜、黄金、镍、硫、硼、铀、磷、石棉、铬、钾、富锰等无法满足国内需求。到2020年我国短缺的矿产资源将增至39种，供需矛盾十分严峻。地球资源是有限和不可再生的，对矿产资源的过度掘取和不合理的利用，必将带来资源的枯竭和对人类生态环境的负面影响。 合理有效地利用地球资源、维护人类的生存环境，已成为当今世界所共同关注的问题。
地球科普知识：地球的生命之源
水
水资源是人类赖以生存的最重要的自然资源之一，也是国民经济发展所不可替代的战略资源。我国幅员辽阔，人口众多，水资源总量虽然比较丰富，居世界第六位，但人均拥有水量只有世界人均占有量的1/4，按耕地平均拥有的水资源量也相当紧张。因此水资源是我国十分珍贵的自然资源。
水资源贫乏，不仅在许多地区已成为经济发展的“瓶颈”，而且成为直接威胁人类生存的问题。目前，全国666个建制市中，有330个不同程度地缺水，其中严重缺水的108个，32个百万人口以上的大城市中，有30个长期受缺水的困扰。解决水资源紧缺的严重状况，关键是开源与节流并举，减少浪费、防治污染和加强管理，要把节水作为一项重要措施，落实到各行各业，家家户户。
能 源
能源是可以为人类提供能量的自然资源，是人类赖以生存和社会赖以发展的物质基础。
化石能源：是由几亿年前的活生物的遗体形成的。主要由煤炭、石油和天然气组成。尽管现在世界上很多国家已经进入了电气化时代，但化石能源仍然是多数人口使用的能源。
煤炭：煤是由远古的植物因埋在地下而形成的一种固态化石燃料。虽然煤炭的燃烧造成环境污染，但在未来的100年里，煤炭仍然是一种主要的能源。洁净煤燃烧技术成为当前能源领域开发的热点，许多国家都在开发保持空气清洁的煤炭燃烧技术。
石油：石油又叫原油，它是一种浓稠的黑色液体，由几亿年前生活在海洋中和较浅的内海中的小动物、海藻、原生生物形成的。大多数的石油储藏在地下砂岩层或石灰岩层的小孔中。把地下石油开采出来后，通过加热蒸馏，从原油中可以分离出燃料和其他产品。石油占全世界能源消费的1/3以上，它是大多数汽车、飞机和轮船的燃料。许多家庭也用石油取暖。塑料、油漆、药品和化妆品等都是从原油中提取的。石油的形成需要花费几亿年的时间，从这一点上讲，它是一种不可再生的资源。
天然气：天然气是储存于地下多孔岩石或石油中的可燃气体，它的成因与石油的成因相似。由于它比石油轻，所以常位于石油上部。我国四川等省也有单独成矿的天然气矿藏。天然气具有清洁、价格低廉和供应安全等特点，它的缺点是极易燃烧，气体泄露会引起爆炸，并发生火灾。
开发清洁能源：像其他活动一样，自然资源的生成需要消耗一定的能量，大规模的用水、土地的恢复、地貌的改造等都离不开大量的能源消耗。大量使用化石能源而造成的环境恶化危害着地球。人类唯一的出路就是寻求替代能源——可再生能源。
可再生能源：包括水电能、风能、波动能、潮汐能、地热能、生物能、太阳能等等。
地球科普知识：地球的心腹大患
地质灾害
地质灾害是指自然产生和人为诱发的人民生命和财产安全造成危害的`地质现象，是地球灾害系中的一种。根据我国其发生、发展过程，可概括分为突发性和渐变性地质灾害，前者如地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝，后者如地面沉降等。 对我国危害最大的地质灾害包括地震、崩塌、滑坡、泥石流和土地退化灾害等。
我国地质灾害种类繁多，发布广泛，活动频繁，危害严重。据统计，上世纪八十年代末至九十年代初，每年因地质灾害造成300——400人死亡，经济损失100多亿元。九十年代以来，我国因地质灾害造成的损失每年都在200亿元以上，人员死亡约1000人。
地震是破坏性最大的灾害，并可以诱发一系列其它地质灾害。据统计，上世纪因地震而死亡的人数达260万，占各种自然灾害死亡人数的58%。
崩塌、滑坡、泥石流——全国共发育有较大型崩塌3000多处、滑坡2000多处、泥石流2000多处，中小规模的崩塌、滑坡、泥石流则多达数十万处。全国有350多个县的上万个村庄、100余座大型工厂、55座大型矿山、3000多公里铁路线受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。
地球科普知识：环境问题
环境问题的三种主要类型是资源利用、人口增长和环境污染。
资源利用：人们所利用的环境中的任何东西都是自然资源。一些自然资源能在一个相对比较短的时间内自然地恢复或再生，称为可再生资源。可再生资源包括阳光、风和树木等。一些自然资源是不能被恢复或再生的，我们称它们为不可再生资源，如煤和石油。当不可再生资源被不断使用时，它们最终也许会枯竭。
人口增长：随着医学、农业的发展和卫生条件的改善，人的寿命得到延长，死亡率开始下降。但是，随着人口的不断增长，人们对资源的需求也同步增长。
环境污染：环境对生物产生负面影响的任何变化称为环境污染。环境污染经常是伴随着有益于人类的活动而产生的，例如煤来发电，都带来了大气污染。有一些杀虫剂能杀死些农作物的昆虫，但它都带来了环境污染。
小学生地球的科普知识
1、 地球是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星，是人类唯一的家园。住在地球上的人类又常称呼地球为世界。
2、 地球亦作“地毬”。太阳系中接近太阳的第三颗行星，形状两极稍扁，赤道略鼓，是个三轴椭球体。周围有大气层包围着，表面是陆地和海洋，有人类，动植物和微生物。
3、 地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口生存。地球上的人类分成了大约200个独立的主权国家和地区，它们通过外交、旅游、贸易和战争相互联系。人类文明曾有过很多对于这颗行星的观点，包括神创造人类、天圆地方、地球是宇宙中心等。
4、 西方人常称地球为盖亚，这个词有【大地之母】的意思。
5、 地球是上百万种生物的家园。包括人类。地球是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。地球诞生于45、4亿年前，而生命诞生于地球诞生以后，自此地球的生物圈改变了大气层和其他环境，使得需要氧气的生物得以诞生，也使得大气层形成。大气层与地球的磁场一起阻挡了来自宇宙的有害射线，保护了陆地上的生物。地球的物理特性，和它的地质历史和轨道，使得地球上的生命能周期性地持续。地球预计将在15亿年内继续拥有生命，直到太阳不断增加的亮度灭绝地球上的生物圈。
6、 地球会与外层空间的其他天体相互作用，包括太阳和月球。当前，地球绕太阳公转一周所需的时间是自转的366、26倍，这段时间被叫做一恒星年，等于365、26太阳日。地球的地轴倾斜23、4°(与轨道平面的垂线倾斜23、4°)，从而在星球表面产生了周期为1恒星年的季节变化。月球是唯一的天然卫星，诞生于45、3亿年前的月球，造成了地球上的潮汐现象，稳定了地轴的倾角，并且减慢了地球的自转。
7、 大约38到41亿年前，后期重轰炸期的小行星撞击极大地改变了表面环境。
8、 地球的表面被分成几个坚硬的部分，或者叫板块，它们以地质年代为周期在地球表面移动。地球表面大约71%是海洋，剩下的部分被分成洲和岛屿。液态水是所有已知的生命所必须的，但并不在所有其他星球表面存在。地球的内部仍然非常活跃，有一层很厚的地幔，一个液态外核和一个固态铁的内核。
小学生地球的科普知识
地球科普知识：地球的馈赠
矿产资源
地球是人类栖身之所，衣食之源。
地球上的矿物已知有3300多种，并构成多样的矿产资源。目前我国已发现矿产173种，其中探明储量的矿产153种。以丰富的大型矿产原料基地为基础，建成国有矿山企业1万多个，矿业从业人员2000多万人。大庆、包头、攀枝花、金川等300多座城镇，以矿业开发为基础而兴起。矿产资源的开发利用已成为我国社会经济发展的重要支柱。
随着社会生产力的发展，人类活动对地球的影响越来越大，对地球矿产资源的需求量也越来越大。我国是世界上矿产资源丰富、矿种齐全、矿产资源总量较大的资源大国之一，但资源劣势明显。到2010年我国现有的并与人民生活息息相关的主要大宗矿产中，石油、天然气、铝、铁、铜、黄金、镍、硫、硼、铀、磷、石棉、铬、钾、富锰等无法满足国内需求。到2020年我国短缺的矿产资源将增至39种，供需矛盾十分严峻。地球资源是有限和不可再生的，对矿产资源的过度掘取和不合理的利用，必将带来资源的枯竭和对人类生态环境的负面影响。 合理有效地利用地球资源、维护人类的生存环境，已成为当今世界所共同关注的问题。
地球科普知识：地球的生命之源
水
水资源是人类赖以生存的最重要的自然资源之一，也是国民经济发展所不可替代的战略资源。我国幅员辽阔，人口众多，水资源总量虽然比较丰富，居世界第六位，但人均拥有水量只有世界人均占有量的1/4，按耕地平均拥有的水资源量也相当紧张。因此水资源是我国十分珍贵的自然资源。
水资源贫乏，不仅在许多地区已成为经济发展的“瓶颈”，而且成为直接威胁人类生存的问题。目前，全国666个建制市中，有330个不同程度地缺水，其中严重缺水的108个，32个百万人口以上的大城市中，有30个长期受缺水的困扰。解决水资源紧缺的严重状况，关键是开源与节流并举，减少浪费、防治污染和加强管理，要把节水作为一项重要措施，落实到各行各业，家家户户。
能 源
能源是可以为人类提供能量的自然资源，是人类赖以生存和社会赖以发展的物质基础。
化石能源：是由几亿年前的活生物的遗体形成的。主要由煤炭、石油和天然气组成。尽管现在世界上很多国家已经进入了电气化时代，但化石能源仍然是多数人口使用的能源。
煤炭：煤是由远古的植物因埋在地下而形成的一种固态化石燃料。虽然煤炭的燃烧造成环境污染，但在未来的100年里，煤炭仍然是一种主要的能源。洁净煤燃烧技术成为当前能源领域开发的热点，许多国家都在开发保持空气清洁的煤炭燃烧技术。
石油：石油又叫原油，它是一种浓稠的黑色液体，由几亿年前生活在海洋中和较浅的内海中的小动物、海藻、原生生物形成的。大多数的石油储藏在地下砂岩层或石灰岩层的小孔中。把地下石油开采出来后，通过加热蒸馏，从原油中可以分离出燃料和其他产品。石油占全世界能源消费的1/3以上，它是大多数汽车、飞机和轮船的燃料。许多家庭也用石油取暖。塑料、油漆、药品和化妆品等都是从原油中提取的。石油的形成需要花费几亿年的时间，从这一点上讲，它是一种不可再生的资源。
天然气：天然气是储存于地下多孔岩石或石油中的可燃气体，它的成因与石油的成因相似。由于它比石油轻，所以常位于石油上部。我国四川等省也有单独成矿的天然气矿藏。天然气具有清洁、价格低廉和供应安全等特点，它的缺点是极易燃烧，气体泄露会引起爆炸，并发生火灾。
开发清洁能源：像其他活动一样，自然资源的生成需要消耗一定的能量，大规模的用水、土地的恢复、地貌的改造等都离不开大量的能源消耗。大量使用化石能源而造成的环境恶化危害着地球。人类唯一的出路就是寻求替代能源——可再生能源。
可再生能源：包括水电能、风能、波动能、潮汐能、地热能、生物能、太阳能等等。
地球科普知识：地球的心腹大患
地质灾害
地质灾害是指自然产生和人为诱发的人民生命和财产安全造成危害的`地质现象，是地球灾害系中的一种。根据我国其发生、发展过程，可概括分为突发性和渐变性地质灾害，前者如地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝，后者如地面沉降等。 对我国危害最大的地质灾害包括地震、崩塌、滑坡、泥石流和土地退化灾害等。
我国地质灾害种类繁多，发布广泛，活动频繁，危害严重。据统计，上世纪八十年代末至九十年代初，每年因地质灾害造成300——400人死亡，经济损失100多亿元。九十年代以来，我国因地质灾害造成的损失每年都在200亿元以上，人员死亡约1000人。
地震是破坏性最大的灾害，并可以诱发一系列其它地质灾害。据统计，上世纪因地震而死亡的人数达260万，占各种自然灾害死亡人数的58%。
崩塌、滑坡、泥石流——全国共发育有较大型崩塌3000多处、滑坡2000多处、泥石流2000多处，中小规模的崩塌、滑坡、泥石流则多达数十万处。全国有350多个县的上万个村庄、100余座大型工厂、55座大型矿山、3000多公里铁路线受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。
地球科普知识：环境问题
环境问题的三种主要类型是资源利用、人口增长和环境污染。
资源利用：人们所利用的环境中的任何东西都是自然资源。一些自然资源能在一个相对比较短的时间内自然地恢复或再生，称为可再生资源。可再生资源包括阳光、风和树木等。一些自然资源是不能被恢复或再生的，我们称它们为不可再生资源，如煤和石油。当不可再生资源被不断使用时，它们最终也许会枯竭。
人口增长：随着医学、农业的发展和卫生条件的改善，人的寿命得到延长，死亡率开始下降。但是，随着人口的不断增长，人们对资源的需求也同步增长。
环境污染：环境对生物产生负面影响的任何变化称为环境污染。环境污染经常是伴随着有益于人类的活动而产生的，例如煤来发电，都带来了大气污染。有一些杀虫剂能杀死些农作物的昆虫，但它都带来了环境污染。
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