使用Python繪制FY-4A衛星沙塵產品

文/張翔

（內蒙古自治區氣象信息中心 內蒙古自治區呼和浩特市 010051）

眾所周知，在中國沙塵暴大多在西北部地區產生，并且大多是在春天。近年來對于沙塵暴在內的沙塵天氣帶來的影響研究基本已經完成了。研究表明，沙塵暴可造成建筑物倒塌、交通供電受阻或中斷、人畜傷亡等，破壞作物生長，給國民經濟建設和人民生命財產安全造成嚴重的損失和極大的危害[1]。這些負面影響不僅被科學和醫學領域的研究人員所認識，而且也被公眾所認識。由于公眾的興趣越來越濃厚，一些政府機構，已經開始發布有關沙塵事件的信息。根據 2011年對亞洲-大洋洲地區的世界氣象組織成員國進行的調查，這些地區的國家比世界其他地區的用戶對監測沙塵事件更感興趣。這些用戶每天都向公眾提供與天氣有關的信息。因此，沙塵天氣的監測是區域氣象組織的基本任務之一。

1 FY-4A衛星和沙塵產品介紹

FY-4A 衛星于2016年12月11日發射，是我國第二代靜止軌道氣象衛星，為科研試驗衛星，其確保我國靜止軌道氣象衛星觀測業務的連續、穩定。FY-4A 的發射實現了我國靜止軌道氣象衛星觀測系統的跨越式發展，使其達到甚至超過同期國際水平。主要功能如下：獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測數據和圖像，可以實現1 分鐘1 次區域觀測（1000km×1000km），極大提高對中小尺度和災害性天氣系統的監測能力；實現大氣溫度和濕度參數的垂直結構觀測，為區域數值預報提供大氣探測參數；利用數據收集系統自動收集多種地球環境參數資料；監測太陽活動和空間環境，為空間天氣預報業務和研究提供觀測數據。

FY-4 衛星沙塵產品資料[2]是監控中國區域沙塵天氣的重要產品，其物理意義：沙塵作為一種氣溶膠類型，能夠影響人們的健康和經濟活動，沙塵檢測產品是利用沙塵在各光譜展示的與云、地表和晴空大氣的獨特差異性為基礎，以光譜閾值法和概率密度函數為基礎將沙塵和煙塵從云和晴空水體陸地中區分開。

該種資料可以用多種軟件打開，但是共同的問題就是需要進行資料的疊圖、需要將大量的資料導入，查看方式較繁瑣。比如使用衛星天氣應用平臺(SWAP)[3]打開。該軟件主要面向從事天氣預報的專業技術人員和科研人員,提供了靜止氣象衛星資料的處理應用和分析顯示平臺。打開沙塵產品，需要先打開L1 級別的產品，通過添加L2 級別的沙塵產品才能查看出資料內容，這種查看方式不利于研究人員的查看。本文使用Python 解析FY-4 衛星沙塵產品資料，通過批量的方式生成圖集。如圖1 所示。

2 使用Python解析沙塵產品

使用Python 繪制FY-4 衛星沙塵產品資料的圖集，主要分為三個步驟：第一通過方法換算經緯度，第二使用basemap 繪制中國地圖，第三使用netCDF4 解析數據，并繪制到地圖。

通過經緯度計算法將FY-4 衛星換算經緯度：

繪制地圖，代碼如下：

本文將主要的代碼進行展示，繪制如圖2 所示，此為連續12個時次的圖集，可以方便的查看沙塵暴的發展過程。

3 結論

我國是一個沙塵暴多發的國家，通過衛星進行監測沙塵暴的發展能夠有效的避免經濟財產損失。本文通過使用Python 批量的繪制FY-4 衛星沙塵產品,能夠快速有效的查看沙塵產品。