【天文台科普】点测量云顶高度？气象卫星全靠物理定律“计数”

（原文取自天文台网页，大小标题、引言及内文，经过香港01编辑修订）

云可发展的高度取决于大气条件，例如在不稳定的大气情况下，云团一般发展至对流层的上层。知道云顶的高度能帮助了解大气的状态。此外，云顶的高度对于机师决定是否绕过或攀越对流云也是很重要的资讯。 我们可以使用气象卫星从上方观察云层，从而估计云顶的高度。这又是如何做到的呢？

物理上我们知道所有物件都会发出电磁波，而发出的能量会根据物件自身的温度而定。透过量度由云顶发出的特定波长的电磁波，我们可以根据普朗克定律（1）估算相应的云顶温度。例如通过地球同步气象卫星的红外光感应器我们就可以探测到云顶所发出的红外线电磁波。由于红外光不能穿透云，由这频度所量度的温度是相当接近云顶表面的温度。有了云顶温度，我们可以从高空探测系统量度的或由数值天气预报模式估计的大气温度垂直廓线找出云顶温度所对应的高度。图一是透过红外线的测量而得出云顶高度的示意图。

此外，一些配备了激光雷达的极地轨道气象卫星也能直接测量云顶的高度。激光雷达向下面的云顶发射激光脉冲，该激光脉冲会被云中的粒子如水滴和冰粒反射，卫星上的仪器透过测量发送和接收该脉冲的时间差，便可以计算出云顶的高度。例如，CALIPSO 卫星（2）配备了激光雷达，其中的任务便是测量云层的垂直结构（图二）。

参考：

维基百科，普朗克定律

https://www-calipso.larc.nasa.go

原文：如何利用气象卫星测量云顶高度？

作者：香港天文台谭晓晴