氣團色調產品 Air Mass RGB Product

上一篇聊氣團（Air Mass）的目的，其實是為了引導出這一篇文章。新一代氣象衛星有許許多多新式的頻道，讓我們可以發展出更多的診斷工具，對大氣狀態做出更加深入的分析。本篇的主題就是「氣團色調產品（Air Mass RGB Product）」。

我們知道氣團是「大範圍且溫度、濕度特性一致的空氣集合體」，不同位置的氣團將受到地表或海表的特性影響，逐漸具備不同性質的特徵。可是不論這些特徵如何改變，空氣始終都是透明無色的，那麼我們要如何透過衛星資料來「辨識」不同特性的氣團呢？

氣團色調產品（Air Mass RGB Product）就是為了這個目的而設計的。它可以將不同特性的空氣以不同「顏色」進行區分，根據「空氣塊呈現出來的顏色」，我們將可以快速了解這團空氣的特性。

什麼是RGB產品？

RGB指的是光的三原色：紅光（Red）、綠光（Green）、藍光（Blue），人類的眼睛接收了3種不同顏色光時，會在大腦中組合出所謂的「色彩」，也就是我們所看見的各種顏色。

而在傳統氣象衛星資料的應用中，大部分的雲圖都是以黑白灰的方式呈現單一頻道的觀測，例如灰階的紅外線雲圖或可見光雲圖等，你在雲圖上只會看到深淺不一的黑白顏色。中央氣象局的「色調強化」與「彩色雲圖」則是我們強制性地賦予雲圖特定的顏色，例如讓海洋呈現藍色、陸地呈現綠色等。

「RGB Product」的概念有些不同，我們將不同衛星頻道的能量，分別轉換成紅、綠、藍三種顏色，最後再把這些顏色組合成一張彩色的雲圖，你會發現這類型的雲圖就像是你把三種顏色的水彩顏料倒進一缸水裡，在顏色完全混合之前，你會看到水缸沒有絕對的紅色、綠色或藍色，而是每個位置的顏色都會有點差異、漸層，甚至出現紫色、褐色等等新的顏色。

「RGB Product」國內目前似乎還沒有慣用的中譯，所以在這邊我就姑且使用「色調產品」來稱呼它吧。

氣團色調產品的組合方式

色調產品不只有一種，而且每個產品使用的頻道及組合方式都有所不同。氣團色調產品使用的資料組合方式如下（以日本向日葵8號衛星頻道為例）：

6.2微米(B08)：高層水汽頻道，這個頻道落於水汽的「強烈」吸收帶，可以反映出高層大氣的動力特性，研判高層槽脊線分佈。當大氣存在顯著的沈降現象時，這個頻道的能量將會升高。

7.3微米(B10)：低層水汽頻道，雖然說是「低層」，但實際上這個頻道最大的權重還是落在500mb的高空以上。與6.2微米一樣落在水汽的吸收帶，但是因為吸收相對比較弱，所以反映資訊的高度比較低。

9.6微米(B12)：臭氧頻道，這個頻道落在臭氧吸收帶，大氣中的臭氧含量將會影響這個頻道的訊號。即便如此，這個頻道沒辦法用來偵測大氣中的臭氧含量，更別說都市排放的空氣污染。地球大氣中臭氧濃度最高的位置是平流層，因此條件許可時，可以透過臭氧頻道觀察對流層頂的動力資訊。

高緯度臭氧濃度一般會比較高，原因是低緯度接收的太陽能量強，產生臭氧後被高層環流（Brewer-Dobson Cycle）傳送到高緯度，而高緯度因為太陽輻射量較低，臭氧容易被保留下來。不過因為與太陽輻射有關，因此存在季節變化。

10.4微米(B13)：傳統紅外線頻道，也是中央氣象局紅外線雲圖所使用的頻道，反映出地球系統或雲頂的溫度資訊。

如何解讀色調？

使用上述4種頻道的資訊進行整合，並利用顏色突顯不同頻道的資訊，便產生了氣團RGB影像產品。這個產品的優點是能夠將氣團溫度與濕度的特性，以「顏色」來表達，實現快速掌握大氣特徵的目的：

紅色調：6.2微米-7.3微米，亮溫差範圍為-25度至0度。意義為大氣垂直方向的水汽差，如果高層大氣具有相對乾燥的特性，那麼色調產品則會顯示出較紅的顏色。一般而言，高層特別乾燥的原因，是因為下沉運動造成的，這個現象會伴隨著平流層空氣進入對流層，並將平流層高位渦空氣塊帶入低層，形成噴流。

綠色調：9.6微米-10.4微米，亮溫差範圍為-40度至5度。意義為對流層頂高度及臭氧量，能代表氣團的溫度特性。越是低緯度、溫度高的空氣，臭氧含量愈少，在影像中會顯示出綠色。

藍色調：6.2微米，亮溫範圍為243度至208度。意義為高層水汽狀態，約是200mb至500mb之間的高度。上層大氣水汽含量愈豐富，或是溫度越低，在色調產品中顯示出的藍色色調就愈多。

綜合上面顏色的物理特性描述，我們可以根據RGB產品中顯示出來的顏色，來判斷當地的空氣性質：

• 青綠色：來自熱帶、臭氧含量低的溫暖氣團。
• 藍色：來自極區、臭氧含量低的寒冷氣團。
• 紅色：乾燥的氣團、噴流區、位渦距平區。
• 白色：垂直發展高的厚雲
• 紫色：臨邊效應。

需要注意的是，顏色的分佈並不是絕對的，可能會因為季節、緯度的而有些微變化。

氣團色調產品的應用

1. 快速研判氣團範圍及特性，有利於大氣動力過程的分析。
2. 快速診斷高層噴流、高層沈降區、變形帶與旋生發生的位置。
3. 比對模式的位渦距平分佈，檢視模式表現。
4. 區辨高、中、低雲。

氣團色調產品的限制

色調產品在辨識大氣特性時相當快速方便，但是使用上仍然有它的限制需要注意：

1. 臨邊效應：因為在衛星觀測角過大的情況下，輻射能量經過大氣的路徑較長，使得更多能量被大氣吸收，導致能量過度衰減造成的偏差，在臭氧頻道最為顯著。這個現象會發生在地球邊緣，使顏色偏紫。
2. 極端地溫偏差：極地大陸氣團有時顯示的出來的顏色不是藍色，而是橄欖綠，這是因為「陸地表面的溫度非常低」的關係導致。儘管如此，還是能夠與熱帶氣團的青綠色有所區隔。另外澳洲夏天因為地表溫度非常高（沙漠地形），常常會顯示出紫色。
3. 紅色區域並非全部都是沈降區，也有可能是很乾又熱的空氣塊。
4. 此項產品為「上層大氣」的資訊，並非直接反應地表空氣的特性。

總結

新一代氣象衛星提供了更多元的頻道，讓我們可以有更多種類的大氣分析工具，如果不懂得善加利用的話，其不是很浪費嗎？目前我也還在學習的階段，網路上或期刊文章所提供的資訊只能算是理論知識，實務上的雲圖研判或應用還需要更多的經驗累積。

Akey，請加油！

• 參考資料
• GOES-R Quick Guide for Air Mass RGB
• EUMETRAIN Quick Guide for SEVIRI AIr Mass RGB