1.一览风云的天气图
自然界风云变幻，奥秘无穷。天气预报承担预测风雨、防灾减灾的光荣使命，在国民经济和百姓生活中发挥着举足轻重的作用。
进行天气预报的基本工具是天气图，就是把分布在世界各地的气象台站在同一时间观测到的气象要素填到专用的地图上，经预报员分析绘制而成。世界上的第一张天气图是因克里米亚战争而诞生的。1854年11月的一天，黑海上突然狂风大作，巨浪滔天，让欲在巴拉克拉瓦港登陆的英法联军陆战队不战自溃，几乎全军覆没。
巴黎天文台台长勒弗里埃受命研究这次风暴。他收集到风暴发生前后的各国的气象报告，依次把同一时间各地的气象情况填在一张图上，一张张联系起来分析，发现这次风暴是自西北向东南方向移动的，在其到达黑海前1～2天，西班牙和法国已先受其影响。
现在，在计算机和通信网络高度发展的信息时代，遍布全球的气象台站和各种探测设施，组成了监视天气变化的观测网，昼夜不停地捕捉大气中的各种气象信息，借助于世界天气广播网和气象电传线路网，及时把这些气象信息传输到各国气象中心，各中心又以有线或无线的电报、电传、广播发送出去，各地气象台站及时收到世界各地观测的气象资料后，填到天气底图上，经预报员分析得到包括高、低压和冷、暖锋等天气系统的天气图。我们从中可看到一个个高、低压系统在移动着，这些天气系统在移动过程中给各地带来了万千气象。预报员从天气图上分析出天气系统，预报它们在未来的移动和强度变化，从而推论出本地区未来的天气变化。
近30年来，由于计算机的迅速发展，为数值预报的发展奠定了基础。数值预报的原理是：大气作为地球上的流体，遵循运动定律、能量守恒、热力学定律等一组物理定律，这组物理定律可用数学方程组表达出来，这组方程是温、压、湿、风等气象要素与时间、地点、高度相互关系的表达式，将起始时刻的各高度气象要素代入表达式，对时间积分，就可以求出下一个时刻的气象要素。
由于计算机和通讯技术的迅猛发展，天气预报技术取得了长足进步。各种观测设施的广泛应用，得以及时捕捉瞬息万变的天气信息，卫星云图可以把全球范围的云系演变一览无余，自从有了卫星云图，热带海洋上生成的台风就无一漏网；新一代多谱勒雷达在监测雷暴、龙卷风等中小尺度强对流系统方面独具慧眼，可有效预测预警突发的灾害性天气。这些资料的应用为精细化预报奠定了基础。
2.可见光云图
通过卫星在可见光谱段测量来自地面云面反射的太阳辐射，将卫星接收的这种辐射转换为图象，我们把这种由辅射转换来的图像称为可见光云图。
卫星在可见光谱段有固定的波长间隔。卫星在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。在可见光云图上，辐射越大，色调越白；辐射越小，色调越暗。通常云层越厚，反照率越大，色调也越白，而水面，像湖泊、海洋的反照率很小，表现为黑色，陆地反照率比海洋略大，表现为灰色，而潮湿或森林覆盖的地区表现为灰暗的色调。在电视显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。
3.卫星云图
卫星对地球的观测，已经成为当今世界不可或缺的信息来源。气象卫星从太空不同的位置对地球表面进行拍摄，大量的观测数据通过卫星传回地面工作站，再合成精美的云图照片。人们既可以接收可见光云图，也可通过使用合适的感光仪器接收到其他波段的卫星照片如红外云图。目前，电视节目中通常使用的云图，就是通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态云图画面的红外云图。
在黑白红外卫星云图照片中，我们看到有些地方呈白色，有些地方呈黑色，而另一些地方却呈灰色，等等。那么这些颜色都有些什么含义呢？我们知道，如果地球表面是一片晴空区，卫星观测到的是从地面发射到太空的红外辐射信息，卫星云图上表现为黑灰色。黑色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。当某地上空为云、雨覆盖，卫星观测到的则是从云顶发向太空的红外辐射，表现为白色或灰白色。白色表示辐射很弱，气温很低，云系很厚密，降雨强度也就很大。晴空区与云雨区之间的过渡带通常为深灰、灰、浅灰色云系所覆盖，表示有不同厚度的云而无明显降水。在电视显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。
由气象卫星从太空拍摄的可见光云图是利用云滴和冰晶等对阳光的粗粒散射而产生的散射光拍摄而成。云图上的白色表示太阳光反射强，灰黑的地方表示反射较弱。由于陆地的反射能力比海洋高，所以可见光云图上的陆地表现为灰色，海洋表现为黑色，而冰雪和深厚云系覆盖的地区一般呈白色。
使用红外云图的一个好处是它能不分昼夜地提供云盖和气团的温度信息，而可见光云图只有白天的资料可用。
当然，要准确地解释卫星云图所包含的信息最好是把两种云图结合起来使用。
4.红外云图
云的主要辐射在红外波段，利用直接接收云的红外辐射的办法来成像，我们称其为红外云图。在红外云图上物体的色调决定于其自身的温度，物体温度越高，发射的辐射越大，色调越暗，红外云图就是一张温度分布图。由于大气的吸收与物体的发射率不完全为1，卫星接收到的红外辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。地面的温度一般较高，呈现较暗的色调；由于大气的温度随高度是递减的，故云顶高而厚的云，其温度低而呈白的色调。低云的云顶温度较高，与地面相近，故在红外云图上不容易识别。由于各类云的云顶温度的差异较大，在红外云图上可以识别各种高度的云。此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本身的热惯量的差异而不同，所以在红外云图上的色调亦不同。在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，以便与云相区分开。
据说，我国四川汶川地震前，这一地区卫星热红外图像以及电视卫星云图出现异常现象。卫星热红外图像揭示的热异常现象，应是印度板块的俯冲使青藏高原东缘及北部的挤压应力不断上升，地壳岩石弹性能量的长期积累、地壳岩石的破裂发育、断裂之间以及岩石之间的摩擦滑移，导致地下热物质上涌和地下温室气体溢出，引起卫星热红外图像升温异常；而临震前出现异常的线性云，应是青藏高原东缘龙门山断裂带、青藏高原北部东昆仑山断裂带的震前活动加剧，微裂隙大规模扩展，导致地下水汽大规模溢出等综合引起的低空大气效应，形成条带状低空云所致。
由此可见，通过卫星地震遥感监测预报和云图分析，能够发现地震前兆。我们应走出地震监测的局限，不仅从地震台网进行地下监测，还要从多物理场的角度，揭示汶川地震的前兆特点，加强地震的短期预报工作。
5.测云高仪器
云的形成和变化是非常复杂的，是气象预测和航空航海等领域中非常重要的因素之一，云对大气辐射的平衡影响也很大，能够直接影响气候和水文学的变化，因此，对云进行观测具有重要的现实意义。通常对云的气象观测主要有：云状、云量和云高三项。目前，对于云量和云状的观测主要还是靠目测，但云高测量的各项技术业已成熟。
众所周知，云高是气象预报的重要依据之一，也是安全航空所需要知道的项目。过去我们测量云高，有两种方法，一种是气球法，将灌有氢气的球放到空中，让它飞至云底。然后通过时间和上升的速度，算出云高。还有一种是灯照法，利用云幕灯打出一束光柱，垂直照到云底，通过从观测到的点观测该点仰角以及观测点与云幕灯的水平距离，根据三角方法可以算出云底的高度。
后来，我国又研制了另一种测云仪器，叫“弧光测云仪”。它是利用光发射一束紫、绿、蓝三色脉冲光，射向天空云底，光源碰到云底即被反射回来，被地面接收机所接受。这种仪器与前面两种测云方式相比有诸多的优点，它不似云幕灯，只能在夜晚作业，它的接受机能够代替肉眼观测，数据准确而及时，所以它既可在白天工作，晚上也同样可以胜任。不过，弧光毕竟还是较弱，远距离发射，光波偶会衰减很多，如果要测太高的云，反射光波会微弱到使接收机无法感应。另外，这个仪器体积大而且笨重，携带颇为不便，所以，弧光测云仪依然有它不足的一面。
当然社会在进步，人类科学也在日新月异，近年来，随着激光科学的发展，我国已经成功地研制了“激光测云仪”。“激光测云仪”在功能上弥补了“弧光测云仪”的不足，由于它激光功率大，能量可高度集中，发射一束平行光，在空中行进十多千米而衰减不大，使接受器仍可接收到反射光波，并且它的体积小巧易携带，还配备有灵活转动的发射装置，是目前比较理想的测云高的仪器。
6.卫星云图如何识别云
我们知道，卫星云图是由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地球表面特征的图像。各种不同尺度天气系统的云区和各种不同的地表特征，在这种图像上都有其特定的色调、范围大小和分布形式。
那么我们如何在卫星云图上识别云呢？在卫星云图上识别云的方法有六种。第一种是结构型式，它是指不同明暗程度的物象点的分布式样，如高层高积云常表现为带状、涡旋状等，开口细胞状云系是由积云、浓积云组成等。第二种是范围大小，是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推断形成云的物理过程，尺度小的云系常与中小尺度天气系统相关；尺度大的则与大尺度的天气系统相联系。第三种是边界形状：不同类型的云，边界不尽相同，如积云、浓积云边界不整齐，层云边界则较整齐。第四是色调，是指物象的亮度。可见光云图上云的色调与云的厚度和云的成分有关，红外云图上则与云顶的温度相关。第五是暗影：是指在一定的太阳高度角下，高的云在低的目标物上的投影。第六是纹理：用来表示云顶表面的粗糙程度，如层云云顶的表面均匀、光滑；而积云浓积云、云顶的表面多起伏、不均匀。
7.卫星云图上各类云的特征
在可见光卫星云图上，经常有不同的云存在，但是只要用心观察，依然能对它们作出判断，因为每种云都有它们各自的独特的特征。
如果是层云，那么它的云区就表现得比较光滑均匀，色调灰白不定，如果层云比较厚，超过了300米，那么它的色调就比较白。层云一般顺着山脉、海岸线的方向走，边缘也尤为明显。它的色调几乎与地面颜色相似，属于较暗的那种。
积雨云在可见光和红外云图上，其色调都最白；积雨云会随时变化形状，如果遭遇高空风小时，它就呈圆形，如果是高空风大时，它的顶部就会出现卷云砧，表现为椭圆形。
中云在不同的云图上呈现不同的特征，比如在卫星云图上，中云与天气系统相连，表现为大范围的带状、涡旋状、逗点状。在可见光云图上，中云呈灰白色到白色，色调的差异可以判定云的厚度；在红外云图上，中云则呈中等程度的灰色。
在可见光云图上积云和浓积云的色调很白，它们由于云的高度不一，在红外云图上的色调可以从灰白到白色不等，纹理不均匀，边界也不整齐，其形式表现为积云线和开口细胞状云。
8.卫星图上的不同云系
涡旋云系，顾名思义是指一条或几条云带按螺旋状旋向一个共同的中心，这种云系与大气中的活动中心相联系。台风、热带低压、高空冷涡都表现为涡旋云系。
细胞状云系是一种对流云系，冷热空气相触碰，受下垫面的加热产生对流，便形成这种细胞状的结构。细胞状的结构有开口闭口之分，直径仅几十千米。开口细胞状云系中间无云，四周有云，出现于低压周围的气旋性环流内。闭合细胞状云系中间有云，四周无云，呈球状，出现在高压东南象限内。
带状云系指长宽之比至少为4：1的连续云系，它由多层云系组成。宽度大于1纬距的称云带，小于1纬距的为云线。
冷锋云系表现为长达千余千米，气旋性弯曲的云带，它常与涡旋云系连结。其分为活跃和不活跃两类：活跃冷锋位于500百帕槽前，走向与对流层中层气流一致，云系连续稠密，由多层云组成；不活跃锋位于500百帕槽后，云带与高空气流垂直，云系断裂不完整，以中低云系为主。冷锋云系的长度和宽度相差很大，这决定于大气运动的尺度、锋面坡度和水汽条件。
台风云系在卫星云图上，台风由台风眼、中心稠密云区和螺旋云带组成。台风眼分成大眼、小眼、圆眼和不规则形状眼，它可以位于台风云区的中心，也可位于台风云区的边缘。中心稠密云区的边界越光滑，云型越圆，尺度越大，越稠密，台风的强度越大。台风云带越宽，环绕台风中心的圈数越多，强度越大。与台风相联的另一种云带称对流带。
急流云系表现为左界光滑整齐，与急流轴平行的卷云区。急流呈反气旋弯曲时，云系稠密；急流呈气旋性弯曲时，云系稀少或无云。急流云系可以分为宽阔盾状卷云区、卷云线和横向波动云系三种。
温带气旋云系可分成四个阶段。首先是波动阶段，是指锋面云带变宽，向冷区凸起，色调变白，中高云加多。然后是发展阶段，锋面云带的隆起部分更明显，中高云后界开始向云内凹。接着是锢囚阶段，云系后部有明显的干舌，螺旋结构明显。云带伸至涡旋中心。最后是成熟阶段，干舌伸到气旋中心，螺旋云带围绕中心旋转一周以上，高低空环流中心与云系涡旋中心重合。
