Đang tải... (xem toàn văn)
Câu 1:Bức xạ của 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. Các đối tượng với một nhiệt độ trên không độ tuyệt đối đều phát ra bức xạ. 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. Các định luật cơ bản +Định luật Planck Một vật thể màu đen được định nghĩa như một vật thể hấp thụ hoàn toàn tất cả các bức xạ đến nó Hệ mặt trời và đấtkhí quyển là các vật thể đen tuyệt đối, nhưng chúng ta vẫn có thể áp dụng những định luật bức xạ của vật đen + Định luật StefanBoltzmann: Tốc độ mà đối tượng tỏa nhiệt là tỷ lệ thuận với lũy thừa bốn của nhiệt độ của nó σ=5,6697108 Wm2K4 Cường độ của bức xạ phát ra từ năng lượng mặt trời quang quyển gấp nhiều lần từ bề mặt trái đất + 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
KHÍ TƯỢNG VỆ TINH Câu 1:Bức xạ mặt trời: -Bức xạ điện từ sở tảng công nghệ viễn thám -Tất thứ phát xạ điện từ -Các đối tượng với nhiệt độ không độ tuyệt đối phát xạ -Nguồn lượng trái đất từ mặt trời -Năng lượng mặt trời chuyển qua trái đất sóng điện từ xạ -Trong chân không, sóng điện từ truyền với tốc độ ánh sáng (300.000 km / s) -Quang phổ điện liên tục phân biệt loại khác sóng dựa bước sóng tần số -Các định luật +Định luật Planck Một vật thể màu đen định nghĩa vật thể hấp thụ hoàn toàn tất xạ đến Hệ mặt trời đất-khí vật thể đen tuyệt đối, áp dụng định luật xạ vật đen + Định luật Stefan-Boltzmann: Tốc độ mà đối tượng tỏa nhiệt tỷ lệ thuận với lũy thừa bốn nhiệt độ σ=5,6697*10-8 Wm-2K-4 Cường độ xạ phát từ lượng mặt trời quang gấp nhiều lần từ bề mặt trái đất + Định luật Wien’s Khi nhiệt độ vật thể tăng lên, bước sóng xạ cường độ cao phát giảm Bước sóng cường độ tối đa (micron) = 3000 / T (bước sóng micron, phần triệu mét, nhiệt độ thang độ K Câu 2: Các thành phần xạ mặt trời *Truyền xạ -Truyền xạ không bị cản trở tức qua trực tiếp ánh sáng qua khí -Trong ngày nắng, tồn ô nhiễm nước, 80% xạ mặt trời truyền tới bề mặt trái đất -Sự truyền xạ mặt trời giảm có tăng lên mây, hới nước bụi khí -Trong ngày mây, truyền xạ xạ mặt trời có khí xấp xỉ 0% *Tán xạ -Xảy phần tử cực nhỏ khuyếch tán xạ tới - Là sự lan truyền của ánh sáng không định hướng - Gây bởi các phần tử nhỏ bé - Đặc điểm: +Độ dài bước sóng không đổi +Tán xạ theo mọi hướng +Không đồng nhất về cường độ - Tuỳ thuộc mật độ, bề dày, độ dài bước sóng chia thành: +Tán xạ Rayleigh: : d hạt λ Do các giọt nước, các hạt bụi Bước sóng của tia sáng phân tán đồng đều blue + green + red = white light *Hấp thụ - Năng lượng bị hấp thụ ở các bước sóng khác - Phụ thuộc vào thành phần hoá học - Khí không hấp thụ xạ đồng tất bước sóng +Bức xạ mặt trời (bức xạ sóng ngắn) qua dễ dàng +Phần lớn xạ lương cao (UV) thường bị hấp thụ hoàn toàn bới Ozon tầng bình lưu +Hơi nước Carbon Dioxide hấp thụ xạ cận hồng ngoại *Phản xạ -Suất phản chiếu (albedo) đối tượng mức độ mà phản xạ ánh sáng, định nghĩa tỷ lệ phản xạ xạ đến - Albedo bề mặt biến động rộng:từ 5% nước biển sâu lặng gió, tới 90% tuyết tươi (mới rơi) - Albedobề mặt đất phụ thuộc vào loại điều kiện lớp phủ thục vật -Albedo bề mặt phụ thuộc bước sóng xạ tới Câu 3: Phát xạ khả phát xạ -Sự phát xạ xạ điện-từ từ đối tượng/sự vật phát chuyển động ngẫu nhiên va chạm phân tử vật chất bên đối tượng -Một đối tượng phát thông lượng xạ phổ đơn lẻ phụ thuộc vào nhiệt độ khả phát xạ đối tượng Bức xạ gọi xạ nhiệt, phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ -Bức xạ nhiệt biểu diễn lý thuyết vật đen Là vật chất hấp thụ toàn lượng điện từ rọi tới mà không phản xạ không truyền lượng -định luật Stefan-Boltzmann: cường độ xạt hay đổi theo nhiệt độc đối tượng phát xạ - Với đối tượng phát xạ cường độ xạ thay đổi hàm bước sóng nhiệt độ -Sự phân bố phổ lượng thay đổi theo bước sóng nhiệt độ -Quan hệ cường độ đỉnh phổ nhiệt độ vật đen mô tả định luật dịch chuyển Wien *Khả phát xạ - Định luật Kirchoff +Tỷ số xạ phát xạ hấp thụ tất vật đen nhiệt độ bước sóng - Tỷ số biểu thị khả phát xạ vật đen lý tưởng +Giá trị (0-1) +đối với nước khả phát xạ giảm bước sóng giảm -Định luật Planck nhiệt độ chói Định luật Planck phân bố lượng phổ phát xạ vật đen tuyệt đối phụ thuộc vào nhiệt độ độ dài bước sóng viết sau: Câu 3: Nguyên lý quan trắc từ vệ tinh không gian -Đo đạc gián phương pháp: bị động chủ động +Đo xa tích cực: thiết bị đo phát sóng điện từ tới đối tượng đo, gặp đối tượng đo phản xạ trở lại thiết bị cảm biến (radar- Microwave) +Đo xa thụ động: quan trắc (nhận) sóng điện từ từ đối tượng (mà ta định đo) truyền tới nhờ trình phát xạ phản xạ (Visible, IR) -Tương ứng với dải phổ ta có loại (dạng) viễn thám: +Viễn thám thị phổ hồng ngoại phản chiếu, nguồn lượng xạ từ mặt trời; +Viễn thám hồng ngoại nhiệt với nguồn lượng xạ từ đối tượng thám sát, +Viễn thám vi sóng: viễn thám tích cực viễn thám thụ động - Nguyên tắc dựa vào tương tác thành phần xạ phát xạ, hấp thụ phản xạ +Hệ số truyền xạ (τλ) – phần (cho đến 100 %) xạ xuyên qua bề mặt vật chất( nước ) vật thể suốt mỏng thường qua + Hệ số hấp thụ (aλ) – phần xạ hấp thụ thông qua tương tác điện tử phân tử bên môi trường; phần lượng sau lại hồi phát, thường bước sóng dài hơn, phần giữ lại đốt nóng đối tượng hấp thụ +Hệ số phản xạ - Bức xạ phản chiếu (rλ) – phần xạ (cho đến 100 %) phản xạ (rời khỏi đối tượng) phân tán khỏi đối tượng theo góc độ khác nhau, phụ thuộc vào độ nhám bề mặt vật thể góc chiếu tới tia xạ Theo định luật bảo toàn lượng ta có : τλ + aλ + rλ = (2.17 Câu 4: Đặc điểm ảnh mây vệ tinh - Độ phân giải không gian +Là kích cỡ điểm ảnh mặt đất +Được biểu diễn giá trị đơn lẻ (1km) điểm ảnh hình vuông +Tùy theo nhu cầu sử dụng từ phát -> xác định -> phân tích mục tiêu đòi hỏi phân giải tăng dần +Nguyên lý: Chọn độ phân giải khoảng 10 lần kích cỡ đối tượng giám sát - Các kênh ảnh +Tên hình ảnh khác tương ứng với dải quang phổ điện từ cảm biến vệ tinh thu +Khí truyền qua dải khác xạ khu vực định quang phổ Các khu vực gọi cửa sổ khí kênh ảnh +Cảm biến vệ tinh "nhìn thấy" loạt cửa sổ xạ điện từ +Ba kênh quan trọng sử dụng là: Thị phổ: (0.6 microns) Hồng ngoại: (10 to 12 microns) Hơi nước: (6.5 and 6.9 microns ) -Dạng ảnh:Ảnh Alanog ảnh số +Mỗi ô nhỏ ảnh điểm (pixel) Hình dạng (shape) ảnh điểm thường cho hình vuông +Số số ảnh điểm số nhị phân (hay bits), biến đổi từ đến 2k, k số bits dùng để biểu diễn độ sâu ảnh, phụ thuộc vào cảm biến kế vệ tinh +Kiểm định ảnh : Kiểm định hình học: đặt điểm ảnh vào vị trí địa lý Kiểm định vật lý: chuyển đổi số đọc thiết bị đo xạ tham sốvật lý Câu 5: phân biệt đặc điểm ảnh VIS, IR, nước *Ảnh VIS -Ảnh vệ tinh thị phổ biểu thị tán xạ ánh sáng mặt trời phản chiếu lại vật thể khí trái đất -Chỉ có vào ban ngày -Sự khác biệt phản xạ đám mây, nước, đất, thực vật cho phép phân biệt tính hình ảnh +Những vùng đậm màu ảnh thị phổ thể vùng có lượng nhỏ ánh sáng mặt trời phản xạ lại không gian +Những vùng trắng sáng thể vùng mây,vùng màu xám thể trời quang mây - Tuyết, mây dày cao sáng chói bề mặt đất biển Bề mặt đất biển xám tối mây, mặt biển lại tối bề mặt đất biển hấp thụ ánh sáng thị phổ lớn - Bóng dâm mây dông nhìn thấy hướng mây thấp vào lúc xế chiều Các lớp phủ, lớp tuyết phủ, kiểm soát không di chuyển mây -Độ sáng mây ảnh thị phổ xác định độ cao đỉnh mây, độ dầy mây, lượng hạt nước tinh thể băng mây: +Những mây stratus bao phủ trái đất gồm nhiều hạt phản xạ nhiều ánh sáng mặt trời -> Hiển thị màu trắng +sương mù dễ dàng nhìn thấy ảnh thị phổ +Mây Ci tầng cao khó nhìn thấy có hạt đá +Mây đối lưu sâu thị rõ ảnh thị phổ - Ảnh thị phổ dùng phối hợp với ảnh IR đểphân biệt loại mây:Mây Stratus ảnh thị phổ trắng, ảnh IR xám; mây Cirrus dày có màu trắng loại ảnh * Ảnh hồng ngoại (IR) - Cho biết nhiệt độ mặt đất, biển đỉnh mây chúng - Ảnh hồng ngoại có ban ngày ban đêm -Trong hình ảnh hồng ngoại, đối tượng lạnh có màu trắng bề mặt nóng xuất màu đen +Mặt nước bề mặt mặt đất ấm làm xuất màu xám tối màu đen +Các đỉnh mây lạnh màu trắng, mây mực thấp ấm nên có màu xám +Các mây thấp sương mù khó nhận ảnh hồng ngoại mà nhiệt độ chúng bề mặt gần nhưnhau chúng gần sát bề mặt trái đất -Ảnh hồng ngoại xử lý ảnh tăng cường màu -Vì ảnh IR có thểthu liên tục nên tạo ảnh động nhằm theo dõi di chuyển hay trình phát triển hệ thống mây khu vực quan tâm * Ảnh nước (WV) - Ở tầng trung tầng cao khí ảnh nước cho biết thông tin gió dòng chảy xiết.Các màu tối cho ta biết không khí khô hơn, màu trắng sáng không khí ẩm - Trong hình ảnh nước, màu đen cho thấy số lượng nước thấp màu trắng sữa nồng độ cao Sáng trắng tương ứng với đám mây cao Hình ảnh nước cung cấp thông tin tất vùng, chí vùng mây CÂU 6: Đặc điểm loại mây kênh ảnh khác Câu 7: Phân biệt mây stratus sương mù - Dựa vào ảnh hồng ngoại liên tục 10 + Sương mù thường bám theo địa hình, sương mù vùng thung lũng, đường gờ sương mù điển hình không theo quy tắc; +Với ảnh mây liên thời gian :sương mù không chuyển động, mây Stratus di chuyển Tuy nhiên với sương mù bình lưu di chuyển, theo hướng di chuyển không khí bình lưu, nên phân biệt được; +Về ban ngày sương mù ảnh thị phổ sáng, ảnh hồng ngoại 3,7ỡm (hoặc 3,9ỡm) tối, khả phản xạ lớn so với khả phát xạ (ở nhiệt độ ấm gần sát mặt đất) - Nhận biết sương mù tổ hợp kênh + Những chỗ không mây có màu xám, mây Cirrus có màu đen, chỗ có sương mù/Stratus màu trắng nhẹ gờ mép vùng sương mù thể rõ + Khi vùng mây có chân mây cao mây Sc chí Ac, ta phải kiểm tra điều kiện sau: Nếu sương mù mặt phẳng mịn, mây Sc/Ac mặt lốm đốm; Sương mù sáng chói Sc/Ac, có độ dày; Sương mù có gờ cạnh phân biệt (rõ nét hơn), mây cao thường có bóng đen kèm; Sương mù kênh ấm hơn; Sương mù di chuyển chậm theo thời gian 10 11 Câu 8: Phân tích front *CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIERN CỦA FRONT - Giai đoạn hình lá: Trong phát triển ban đầu xoáy thuận ngoại nhiệt đới, dải mây ảnh vệ tinh có hình dáng + Thường quan sát phía đông rãnh thấp cao +Dải mây dầy nên thấy rõ ảnh thị phổ, hồng ngoại nước +Ảnh mây dáng hình tạo dòng xiết tràn vào xuống phía tây hệ thống mây - Giai đoạn dấu phẩy mở: +Ảnh mây hình dấu phẩy mở xuất xoáy thuận ngoại nhiệt đới có front nóng front lạnh phát triển rõ +Khí áp bề mặt hạ xuống, gờ xống sau hình mây dấu phẩy thường dễ nhận biết, tiêu biểu cho vị trí front lạnh mây, thường mây dông hình thành chuyển động thăng front -Giai đoạn cố tù: +Hoàn lưu áp thấp tách khỏi dòng xiết +Đây giai đoạn trưởng thành bão (storm) mà áp suất tâm bão ngừng hạ thấp xuống; ảnh mây có hình dấu phẩy, xoắn mây quanh tâm bão đầu dấu phẩy - Giai đoạn tan rã: Khi xoáy thuận ngoại nhiệt đới tiếp tục yếu dải mây rã rời ra, đầu dấu phẩy tách khỏi đuôi hệ thống mây trở thành vô tổ chức -Trước front về: bầu trời Bắc thường xuất mây Ci, Cc Cs, có mây thấp ít; thời tiết có phần "khó chịu" - Khi front lạnh về: thường xuất Cb, Ci, Ac, As, Ns mây thấp Sc, St Cu; có mưa, mưa rào dông; trời trở lạnh trở rét; gió đông bắc mạnh dần lên, đất liền đạt tới cấp 3-4, khơi đạt tới cấp 5-6 11 12 -Khi front lạnh qua: khu vực xem xét nằm sâu lưỡi cao lạnh + Nếu độ ẩm thấp bình thường Ac, Cu, trời chuyển sang quang mây; +Nếu ẩm tăng cường loại mây đối lưu vũ tích Cb, As, Ac với Sc, St; +Nếu lại tiếp tục có mưa, mây As Ns phủ kín bầu trờì - Ảnh VIS kết hợp với IR cho ta xác định vị trí (khu vực) xuất front - Ảnh IR cho ta xác định nhiệt độ đỉnh mây xác định vị trí cụ thể front, cường độ front, thuộc tính nhiệt (nhiệt độ không khí) khối không khí - Ảnh WV cho ta xác định tính chất ẩm hay khô khối không khí - Tổ hợp ảnh số liệu thám sát gió, cho ta thêm sở xác định cường độ front - Ảnh động (loop ảnh) cho ta xác định hướng tốc độ di chuyển front -Xác định hệ thống không khí lạnh phát triển mạnh lên:căn vào đặc điểm sau ảnh mây vệ tinh: +Gờ mây phía trước (theo hướng di chuyển) dải mây front lạnh gọn rõ nét +Dải mây front lạnh tăng dần độ sáng theo thời gian quan trắc, đồng thời loại mây chứa nước tăng dần theo +Dải mây front gần song song với đường đẳng áp rìa đông nam lưới cao lạnh, có khuynh hướng kéo dài hướng đông bắc di chuyển hướng đông nam -Xác định hệ thống không khí lạnh hay front lạnh yếu tan dần: + Gờ mây phía trước (theo hướng di chuyển) dải mây front lạnh không đường nét, chí mây xơ xác 12 13 +Dải mây front giảm dần độ sáng theo thời gian, không rõ loại mây tầng cao Cb, loại mây chứa nước giảm dần +Toàn dải mây front mỏng dần, ấm dần rõ hưóng di chuyển -Front tĩnh: +Front tĩnh mùa ấm thường kèm với mây đối lưu mạng xâm nhập không khí ấm ẩm từ phía nam, đông nam, điển hình front BAIU MEIYU Front có đặc tính gradient độ ẩm lớn gradient nhiệt độ xung quanh front Có độ rộng dải mây nhỏ so với front tĩnh mùa lạnh, dải mây chủ yếu mây đối lưu + Front tĩnh mùa lạnh :thường hình thành dải mây nối với front lạnh kéo dài từ vùng thấp phát triển.Có hướng kinh độ song song với trục dòng siết cao tồn dải mây rộng 500-1000km, dài vài nghìn km Mây thường mây cao mây trung, hoạt động đối lưu ko mạnh trừ rìa phía nam dải mây Đường front mặt đất tương ứng với rìa phía nam dải mây nằm khoảng 5-10 độ phia nam trục dòng siết, trục tương ứng với rìa phía bắc dải mây Câu 9: Phân tích mây đối lưu * Mây đối lưu đất liền -Trong điều kiện gió nhẹ: Khu vực thuận lợi cho phát triển mâyCu, bề mặt đất cao, kết hợp với rãnh, nơi có hội tụ gió biển Trong điều kiện này, mây Cu phân bố ngầu nhiên -Trong điều kiện gió mạnh (vùng hội tụ trường gió dẫn đến khả tăng lên thành mây gây mưa kéo dài 13 14 -Những luống mây song song cách dải hẹp mây Cu nông gọi dãy mây: cách khoảng 28km.Trong không khí chuyển động lên dãy mây, có chuyển động giáng giữa, ngăn cản phát triển mây trì hình dạng mây *Đối lưu biển:Các ổ mây đối lưu biển thường phân dạng: ổ mây mở, ổ mây khép kín luống mây - Luống mây: +Luống mây biển quan sát thấy đường có khoảng cách rộng biển +Thường xuất cuối dòng thổi khối khí lanh mạnh từ đất liền +Thường luống mây biển bắt đầutừ vùng mây tầng, ẩm vận chuyển lên từ bề mặt biển ấm giữ lại bên lớp nghịch nhiệt Việc tiếp xúc vớibề mặt nước biển ấm hơn, đối lưu mạnh phá vỡ nghich nhiệt mây trở thành có chất đối lưu +Khoảng cách luống mây liên quan đến độ sâu đối lưu, đối lưu tang mạnh,khoảng cách mây tăng +Các luống mây biển dấu hiệu tốt hướng gió tầng thấp -Ổ mây “mở” +Hình thành có bất ổn định mạnh phía lớp nghịch nhiệt biển hình bình lưu lạnh thổi vào phía sau front lạnh biển, có chênh lệch lớn nhiệt độbiển khí, độ đứt gió thẳng đứng nhỏ cột không khí + Gió bề mặt lớn 25 kts Ở khu vực đối lưu ổ mở, bán kính ổ mây xấp xỉ 15 lần độ cao đỉnh mây +Các ổ mây mở thường thấy sau front lạnh khu vực biển Nhật bản, Đài loan -Ổ mây “khép kín” 14 15 +Hình thành điều kiện tầng bất ổn định bị chặn lớp ổn định hay nghịch nhiệt, làm cho phẳng đỉnh mây đối lưu dòng chảy xoáy nghịch mực thấp +Gió bề mặt nhỏ 25 kts +Các ổ mây khép kín quy mô nhỏ đám mây Sc, thường thấy vùng biển nước ta * Mây đối lưu sâu - Mây đối lưu sâu Cb xuất nhóm ổ mây tương đối lớn tách biệt ảnh vệ tinh -Trên ảnh IR, VIS, WV, mây Cb có màu trắng, dấu hiệu mây dầy,nhiều tầng, giai đoạn ban đầu phát triển, ổ mây màu xám riêng rẻ nhìn thấy rõ, dấu hiệu đỉnh mây thấp -Thông thường, không khí xung quanh đặc trưng phát triển ổ mây đối lưu -Trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, dải cirrus ổ mây Cb đơn lẻ liên kết với tạo thành đám mây đồng màu trắng ảnh IR không nhìn rõ ảnh VIS -Các mây đối lưu đặc trưng đặctính đỉnh mây, phát ảnh vệ tinh: +Nhiệt độ, thấp cho đỉnh mây cao +Độ sáng ảnh VIS: phản ánh nhiều xạ mặt trời mây dầy với nhiều nước hạt băng; + Kích cỡ trạng thái hạt mây (nước băng): Mây dầy có hạt to Câu 10: Phân tích bão Phương pháp dvorak -Kỹ thuật ảnh VIS ảnh IR -Sử dụng mẫu đo đạc nhìn ảnh vệ tinh để xác định T- number, đại diện cho cường độ bão -T- number có giá trị khoảng 0-8, với khoảng cách 0,5 15 16 -Gồm bước: Xác định vị trí, Xác định cường độ *XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÂM BÃO -MẮT BÃO (VIS) +Điểm đen mây +Vùng tối mắt bão bị mây che phủ +Nếu hoàn lưu xoáy thấp trung tâm, xác định tâm bão tâm mắt +Đo độ rộng mắt bão +Đánh giá hình dạng mắt -MẮT BÃO TRÊN ẢNH (IR) +Điểm ấm ảnh IR Sử dụng điểm ấm Biên giới mắt (thành mắt) xác định grandient nhiệt độ dầy Đo độ rộng hình dạng mắt độc lập với ảnh VIS -XOÁY MÂY TẦNG THẤP +Tìm kiếm mây tầng thấp có xoáy thuận xoắn vào +Tâm bão trung tâm vùng xoắn mạnh dải mây tầng thấp +Chủ yếu tìm thấy ảnh VIS -MÂY BÃO DẠNG CDO +Tìm kiếm đường tầng thấp để ngoại suy bên mây đối lưu +Tìm kiếm đỉnh mây trồi lên – tâm mây tầng thấp có xu hướng gần với đỉnh mây cao +Tìm kiếm dạng mây dải cấu trúc CDO -DẢI MÂY CUỐN +Vẽ đường cong ảnh +Đặt đường cong cho sát với đường mây tầng thấp dải mây đối lưu +Chạy theo đường cong đến điểm hội tụ 16