气象卫星

字体 2015-03-17 16:58:30
     来源: 中国天气网

  气象卫星(meteorological satellite):是对大气层进行气象观测的人造卫星,属于一种专门的对地观测卫星或遥感卫星,具有范围大、及时迅速、连续完整的特点,并能把云图等气象信息发给地面用户。气象卫星具有除一般卫星的基本结构和部件外,还携带各类遥感仪器,包括电视摄像机、红外探测仪、射电探测仪、多谱段探测仪、气象雷达以及数据传输设备。遥感器能够接收和测量地球及其大气的可见光、红外与微波辐射,并将它们转换成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘出各种云层、地表和洋面图片,进一步处理后就可以发现天气变化的趋势。气象卫星所提供的气象资料已被广泛用于日常气象业务、气象科学、海洋学和水文学的研究。

  气象遥感器:常用的气象遥感仪器有三种:①多通道高分辨率扫描辐射计:它可以获得可见光与红外的云图。太阳同步轨道气象卫星的可见光与红外云图的星下点分辨率都在1公里左右;地球静止轨道气象卫星的可见光云图的星下点分辨率为0.9~2.5公里,红外云图的星下点分辨率为 5~12公里。②高分辨率红外分光计:它可以获得大气垂直温度分布和水汽分布。③微波辐射计:它配合高分辨率红外分光计工作,可以获得云层以下的大气垂直温度分布和云中的含水量。气象观测专用系统还包括卫星所载的磁带机等数据存贮装置和数据传输设备。

  发展历史:1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器,1960年4月1日,美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星,截止到1990年底,在30年的时间内,全世界共发射了116颗气象卫星,已经形成了一个全球性的气象卫星网,消灭了全球4/5地方的气象观测空白区,使人们能准确地获得连续的、全球范围内的大气运动规律,做出精确的气象预报,大大减少灾害性损失。

1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗试验性气象卫星“泰罗斯”1号。这颗试验气象卫星呈18面柱体,高48厘米,直径107厘米。星上装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈,共拍摄云图和地势照片22952张,有用率达60%。具有当时最优秀的技术性能。美国从1960年至1965年间,共发射了10颗“泰罗斯”气象卫星,其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。1966年2月3日,美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号,它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星,轨道高度约1400千米,云图的星下点分辨率为4000米。从1966年至1969年间,共发射了9颗,获得了大量气象资料。它的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域,大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

1969年,苏联首次发射了“流呈”I型气象卫星,采用太阳同步轨道,通常保持2~3颗卫星运行在相互垂直的轨道平面上。这样就可以提供全球气象资料。后来这类卫星由“流星”2型卫星系列所取代。“流星”2型卫星系列是获得全球覆盖的卫星系列。

随后,日本发射了两颗地球静止气象卫星,欧洲;空间局发射了两颗地球静止轨道气象业务卫星,印度也发射了通信广播和气象多用途卫星。

中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星。卫星云图的清晰度可与美国“诺阿”卫星云图媲美,但由于星上元器件发生故障,它只工作了39天。后成功发射了四颗极轨气象卫星(风云号)和三颗静止气象卫星(风云二号),经历了从极轨卫星到静止卫星,从试验卫星到业务卫星的发展过程。

目前,中国的极轨气象卫星和静止气象卫星已经进入业务化,在轨运行的卫星分别是风云一号D星(2002年发射)和风云二号C星(2004年发射)。中国是世界上少数几个同时拥有极轨和静止气象卫星的国家之一,是世界气象组织对地观测卫星业务监测网的重要成员。

观测内容: ①卫星云图的拍摄。 ②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测。 ③陆地表面状况的观测,如冰雪和风沙,以及海洋表面状况的观测,如海洋表面温度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射。 ⑦空间环境状况的监测,如太阳发射的质子、α粒子和电子的通量密度。这些观测内容有助于我们监测天气系统的移动和演变;为研究气候变迁提供了大量的基础资料;为空间飞行提供了大量的环境监测结果。

主要卫星系列:气象卫星的发展经历了试验和应用两个阶段。除美国和苏联外,日本和欧洲空间局于1977年也先后发射了气象卫星,这些国家和组织都参加世界气象组织 (WMO)安排的全球大气研究计划的第一期全球试验。主要的气象卫星系列有:

①“流星”号气象卫星系列:见“流星”号卫星。

②“泰罗斯”号气象卫星系列:美国发射的世界第一个试验气象卫星系列,1960~1965年共发射10颗,除最后两颗为太阳同步轨道外,其余的轨道倾角为48°和58°。

③“艾萨”号卫星:美国第一代太阳同步轨道气象业务应用卫星。1966~1969年间先后发射了9颗,轨道倾角约102 °,轨道高度约1400公里,云图的星下点分辨率为4公里。

④“泰罗斯N/诺阿”卫星系列:见“泰罗斯N/诺阿”卫星。

⑤“静止气象卫星”(GMS) :日本的地球静止轨道气象业务应用卫星,共2颗,分别于1977年和1981年发射,可见光和红外云图的星下点分辨率分别为1.25公里和5公里。

⑥“气象卫星”(Meteosat):欧洲空间局的地球静止轨道气象业务卫星,共2颗,分别于1977年和1981年发射,可见光、红外云图和水汽图的星下点分辨率分别为2.5公里、5公里和5公里。

⑦“地球静止环境业务卫星”:见“地球静止环境业务卫星”。

⑧“印度卫星”:印度的通信、广播和气象多用途卫星,它的可见光和红外云图的星下点分辨率分别为2.7公里和11公里。

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