1、卫星气象学卫星气象学成都信息工程学院大气科学系成都信息工程学院大气科学系陈科艺陈科艺绪论绪论 一一.气象卫星和卫星气象学气象卫星和卫星气象学 气象卫星气象卫星:通过搭载各种气象观测仪器通过搭载各种气象观测仪器,测量大测量大气温度气温度,湿度湿度,风风,云等气象要素以及各种天气现云等气象要素以及各种天气现象象,专门用于气象目的的卫星专门用于气象目的的卫星.卫星气象学卫星气象学:如何利用气象卫星探测各种气象如何利用气象卫星探测各种气象要素要素,并将卫星探测到的资料应用于大气科学并将卫星探测到的资料应用于大气科学的一门学科的一门学科.-主要研究地球大气系统的辐主要研究地球大气系统的辐射传输特性射传输
2、特性.二二.气象卫星遥感气象卫星遥感 遥感遥感:在一定距离之外在一定距离之外,不直接接触被测不直接接触被测物体和有关物理现象物体和有关物理现象,通过探测器接受来通过探测器接受来自被测物体自被测物体(目标物目标物)反射或发射的电磁辐反射或发射的电磁辐射信息射信息,并对其进行处理并对其进行处理,分类和识别的一分类和识别的一种技术种技术.传感器传感器:收集电磁辐射信息的装置收集电磁辐射信息的装置(相机相机等观测仪器等观测仪器),是遥感技术系统的核心是遥感技术系统的核心 传感器一般由信息收集、探测系统、信传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出息处理和信息输出4 4部分组成部分组成 运载工具
3、运载工具:搭载传感器的设备称为运载工搭载传感器的设备称为运载工具具.卫星遥感卫星遥感:利用气象卫星对大气进行遥感利用气象卫星对大气进行遥感探测称做气象卫星遥感探测称做气象卫星遥感.卫星遥感探测技术的组成部分：卫星遥感探测技术的组成部分：遥感信息的获取方法的研究，主要是遥感信息的获取方法的研究，主要是研究在各个电磁波段的各类传感器的特研究在各个电磁波段的各类传感器的特性；性；各类目标物的光谱特性和遥感信息传各类目标物的光谱特性和遥感信息传输规律的研究；输规律的研究；遥感数据的处理和分析判读技术的研遥感数据的处理和分析判读技术的研究。究。三、卫星气象学的主要内容三、卫星气象学的主要内容 卫星气象学
4、主要研究卫星气象学主要研究60km以下大气中各气象以下大气中各气象 要素的获取和应用，它的主要内容有：要素的获取和应用，它的主要内容有：研究大气目标物研究大气目标物(各类吸收气体各类吸收气体)、云和地、云和地 表等的辐射光谱特性及电磁辐射在大气中的表等的辐射光谱特性及电磁辐射在大气中的 传输规律；传输规律；寻找从卫星探测和获取大气中主要气象要寻找从卫星探测和获取大气中主要气象要 素和大气现象的理论和方法。素和大气现象的理论和方法。气象卫星资料的接收、处理和分发、气象卫星资料的接收、处理和分发、数据管理和存贮、质量控制；数据管理和存贮、质量控制；气象卫星资料直接在天气预报、大气气象卫星资料直接在
5、天气预报、大气科学研究中的应用，以及在其他有关领科学研究中的应用，以及在其他有关领域中的使用。域中的使用。四、遥感分类四、遥感分类 按工作方式可以分为主动遥感和被动遥感。按工作方式可以分为主动遥感和被动遥感。主动遥感是指仪器接收由本身发射然后经被主动遥感是指仪器接收由本身发射然后经被 测物体反射、散射回来的电磁辐射，再根据测物体反射、散射回来的电磁辐射，再根据 仪器接收到的反射、散射电磁辐射特征来识仪器接收到的反射、散射电磁辐射特征来识 别和推断目标物的特性。别和推断目标物的特性。这种遥感方式需要有人工电磁辐射源，故又这种遥感方式需要有人工电磁辐射源，故又 称有称有(人工人工)源遥感。源遥感。
6、被动遥感是测量目标物自己发射的电磁辐射被动遥感是测量目标物自己发射的电磁辐射 或反射自然源或反射自然源(如太阳辐射如太阳辐射)发射的电磁辐射发射的电磁辐射 来推测目标物特性，这种遥感方式只需要能来推测目标物特性，这种遥感方式只需要能 感应电磁辐射的接收系统。感应电磁辐射的接收系统。优点是仪器的重量轻、体积小和耗能少，这优点是仪器的重量轻、体积小和耗能少，这 种方式又称自然源遥感，卫星探测大都采用种方式又称自然源遥感，卫星探测大都采用 被动遥感方式。被动遥感方式。按探测器选用的电磁波谱段划分可以分成按探测器选用的电磁波谱段划分可以分成 紫外遥感、可见光遥感、红外遥感和微波遥紫外遥感、可见光遥感、
7、红外遥感和微波遥 感等。感等。随卫星探测技术进一步发展，在探测某一目随卫星探测技术进一步发展，在探测某一目 标物时采用几个波段同时进行观测，这种遥标物时采用几个波段同时进行观测，这种遥 感探测称为多光谱遥感。感探测称为多光谱遥感。按探测对象的不同可分有大气遥感、海洋按探测对象的不同可分有大气遥感、海洋 遥感、农业遥感和地质地理遥感等。遥感、农业遥感和地质地理遥感等。按探测的信息形式可分为图像方式和按探测的信息形式可分为图像方式和非图像方式。非图像方式。图像方式把测量到的辐射转换成以黑白图像方式把测量到的辐射转换成以黑白(或彩色或彩色)色调表示的图像；非图像方式则色调表示的图像；非图像方式则把测
8、量到的辐射以数据或图表来表示。把测量到的辐射以数据或图表来表示。五五、遥感平台遥感平台 遥感平台是装载传感器的运载工具遥感平台是装载传感器的运载工具,按高度分为：按高度分为：地面平台：为航空和航天遥感作校准和辅助工作。地面平台：为航空和航天遥感作校准和辅助工作。航空平台：航空平台：80 km80 km以下的平台，包括飞机和气球。以下的平台，包括飞机和气球。航天平台：航天平台：80 km80 km以上的平台，包括高空探测火箭、以上的平台，包括高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。人造地球卫星的类型：人造地球卫星的类型：低高度、短寿命卫星：低高度、短寿命
9、卫星：150150350 km350 km，用于军事。，用于军事。中高度、长寿命卫星：中高度、长寿命卫星：3503501800 km1800 km，地球资源。，地球资源。高高度、长寿命卫星：约高高度、长寿命卫星：约3600 km3600 km，通信和气象。，通信和气象。六、遥感探测的特点六、遥感探测的特点 在固定轨道上对地球大气进行观测在固定轨道上对地球大气进行观测 实现全球和大范围观测实现全球和大范围观测 在空间自上向下观测在空间自上向下观测 采用遥感探测方式采用遥感探测方式 具有观测速度快、项目多、信息量大和测量具有观测速度快、项目多、信息量大和测量 系统不干扰被测目标物，以及资料代表性和
10、系统不干扰被测目标物，以及资料代表性和 统一性好等优点统一性好等优点 有利新技术发展推广有利新技术发展推广如一幅如一幅Landsat图像，覆盖面积图像，覆盖面积185 km185 km，在在56 min内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限制。并且不受地形阻隔等限制。七、卫星资料的应用七、卫星资料的应用 增加和丰富了气象观测及其他领域资料的增加和丰富了气象观测及其他领域资料的 内容和范围内容和范围 当前气象卫星可以提供以下有价值的资料：当前气象卫星可以提
11、供以下有价值的资料：每日的可见光、红外和水汽等多谱段图每日的可见光、红外和水汽等多谱段图 像资料；像资料；大气垂直探测资料；大气垂直探测资料；微波探测资料；微波探测资料；太阳质子、粒子资料等。太阳质子、粒子资料等。和由这些信息可以导得的各种参数和现象：和由这些信息可以导得的各种参数和现象：云系的大范围分布和各类天气系统的位云系的大范围分布和各类天气系统的位 置、形成、发生发展等；灾害性天气的发生置、形成、发生发展等；灾害性天气的发生 发展；发展；云类、云量、云顶温度云类、云量、云顶温度(云顶高度云顶高度)、云、云 的相态等；的相态等；气溶胶、沙尘暴、扬沙、浮尘、冰雪覆气溶胶、沙尘暴、扬沙、浮尘
12、、冰雪覆 盖等；盖等；陆面温度、植被分布、蒸散、土壤湿度、陆面温度、植被分布、蒸散、土壤湿度、地面反照率等陆面参数；地面反照率等陆面参数；大气温度、湿度垂直分布，大气中水大气温度、湿度垂直分布，大气中水 汽总量、臭氧总量；汽总量、臭氧总量；降水量和降水区、地面水资源、洪水降水量和降水区、地面水资源、洪水 等和给定区域的云风矢量；等和给定区域的云风矢量；入射地入射地球大球大气系统的太阳辐射和地气系统的太阳辐射和地 球大球大气系统反射辐射总量，长波辐射总气系统反射辐射总量，长波辐射总 量，地气系统辐射收支等；量，地气系统辐射收支等；海洋表面温度、洋流、悬浮物质浓度、海洋表面温度、洋流、悬浮物质浓度
13、、叶绿素浓度和海冰等海洋表面状态；叶绿素浓度和海冰等海洋表面状态；监视森林火灾、森林生长状况和；由监视森林火灾、森林生长状况和；由 可见光和近红外云图提取植被指数，监视农可见光和近红外云图提取植被指数，监视农 作物生长、估计作物产量；作物生长、估计作物产量；监视太阳质子、监视太阳质子、a粒子、电子通量密度粒子、电子通量密度 和能量谱以及卫星高度上的粒子总能量。和能量谱以及卫星高度上的粒子总能量。卫星资料是天气分析预报的重要依据卫星资料是天气分析预报的重要依据 监视暴雨、强雷暴等灾害性天气系统监视暴雨、强雷暴等灾害性天气系统 监视热带洋面上的低压、台风等天气系统监视热带洋面上的低压、台风等天气系
14、统 改进长期天气预报改进长期天气预报 为数值天气预报提供资料为数值天气预报提供资料 在气候研究方面的应用在气候研究方面的应用 为农业提供气象资料为农业提供气象资料 监视森林火灾、地表热异常监视森林火灾、地表热异常 卫星资料在水文方面的应用卫星资料在水文方面的应用 为航空提供飞行保障为航空提供飞行保障 为军事提供气象服务为军事提供气象服务 收集和转发各种气象资料收集和转发各种气象资料 空间环境监视空间环境监视八、卫星遥感的发展趋势八、卫星遥感的发展趋势第二节气象卫星发展概况第二节气象卫星发展概况 一、概述一、概述 1960年年4月月l日，美国发射了世界上第一颗气日，美国发射了世界上第一颗气 象卫
15、星象卫星(TIROS-1)。现在的气象卫星星体、传。现在的气象卫星星体、传 感器、通讯方式、资料及其应用等许多方感器、通讯方式、资料及其应用等许多方 面，与首次飞行时的气象卫星相比已有很大面，与首次飞行时的气象卫星相比已有很大 的变化。的变化。气象卫星是从外层空间对地球及其大气层进气象卫星是从外层空间对地球及其大气层进 行气象观测的人造地球卫星。它是卫星气象行气象观测的人造地球卫星。它是卫星气象 观测系统的空间部分。观测系统的空间部分。卫星携带有各种气象遥感仪器，能够接收和卫星携带有各种气象遥感仪器，能够接收和 测量地球及其大气层的可见光、红外与微波测量地球及其大气层的可见光、红外与微波 辐射
16、，并将它们转换成电信号传送到地面。辐射，并将它们转换成电信号传送到地面。地面台站将卫星送来的电信号复原绘制成各地面台站将卫星送来的电信号复原绘制成各 种云层、地表和洋面图片，再经进一步的处种云层、地表和洋面图片，再经进一步的处 理和计算，即可得出各种气象资料。理和计算，即可得出各种气象资料。用气象卫星观测能覆盖全球，既有图像资用气象卫星观测能覆盖全球，既有图像资 料，也有大气定量探测数据，而且观测数据料，也有大气定量探测数据，而且观测数据 汇集迅速，对海洋气象预报和军事气象保障汇集迅速，对海洋气象预报和军事气象保障 有特别重要的意义。有特别重要的意义。二、主要气象卫星介绍二、主要气象卫星介绍
17、自自1960年年4月月l日美国发射第一颗日美国发射第一颗“泰罗斯泰罗斯”号试验气象卫星以来，气象卫星的发展迅号试验气象卫星以来，气象卫星的发展迅 速，经历了试验和应用的两个阶段。气象卫速，经历了试验和应用的两个阶段。气象卫 星现己成为世界天气监视网的主要组成部星现己成为世界天气监视网的主要组成部 分，成为气象预报业务和大气科学及其相关分，成为气象预报业务和大气科学及其相关 学科研究的不可缺少的一种观测手段。美国、学科研究的不可缺少的一种观测手段。美国、俄罗斯、欧洲空间局、日本、中国和印度都俄罗斯、欧洲空间局、日本、中国和印度都 拥有自己的气象卫星。拥有自己的气象卫星。世界上主要的气象卫星系列有
18、：世界上主要的气象卫星系列有：美国的美国的“泰罗斯泰罗斯-N/诺阿诺阿”极轨业务气极轨业务气象卫星系列和象卫星系列和“戈斯戈斯”(GOES)地球同步地球同步轨道业务气象卫星系列；轨道业务气象卫星系列；美国美国TIROSNNOAA-67卫星卫星 goes发射准备发射准备 美国戈斯美国戈斯-N气象卫星气象卫星美国戈斯美国戈斯-N在轨飞行示意在轨飞行示意NOAA极轨卫星两部探测器极轨卫星两部探测器 甚高分辨率辐射计甚高分辨率辐射计(AVHRR)5个通道个通道 分辨率分辨率1公里公里 泰罗斯垂直业务探测器泰罗斯垂直业务探测器(TOVS)高分辨率红外辐射探测仪高分辨率红外辐射探测仪(HIRS)微波探测器
19、微波探测器(MSU)平流层探测器平流层探测器(SSU)AVHRR的的5个通道个通道 一、一、0.6微米微米 二、二、0.9微米微米 三、三、3.7微米微米 四、四、10.8微米微米 五、五、12微米微米美国美国NASA的地球观测系统的地球观测系统 Earth Observing System 缩写为缩写为EOS 美国于美国于2019年年12月月18日成功发射了第一颗日成功发射了第一颗EOS 卫星卫星发射成功后命名卫星卫星发射成功后命名Terra（拉丁语：地（拉丁语：地 球母亲）球母亲）标称轨道标称轨道 高度高度:705 KM 太阳同步太阳同步:10:30 过赤道时间过赤道时间(降轨降轨)以取得
20、以取得 最好光照条件并最大限度减少云的影响最好光照条件并最大限度减少云的影响 98.2 度轨道倾角度轨道倾角 2019年年5月月4日发射了日发射了EOS-PM，成功后命名为成功后命名为AQUA（水）（水）MODIS=中分辨率成像光谱仪中分辨率成像光谱仪*（EV130-1）（对外直接广播）（对外直接广播）MODIS：代表当今世界先进光学遥感：代表当今世界先进光学遥感仪器制造技术的典范仪器制造技术的典范 空间分辩率空间分辩率是指卫星在某时刻观测到地是指卫星在某时刻观测到地 球的最小面积。球的最小面积。中分辨率成像光谱仪中分辨率成像光谱仪有有36个光谱通道，个光谱通道，2个个 通道空间分辨率高达通道
21、空间分辨率高达250米，米，5个通道空间个通道空间5 00米，米，29个个1公里。首次实现了对地球观测公里。首次实现了对地球观测 从特征识别到光谱从特征识别到光谱+特征识别的飞跃特征识别的飞跃 扫描宽度扫描宽度达达2330公里，一颗卫星每天覆盖公里，一颗卫星每天覆盖 观测全球观测全球2次次 一个仪器一个仪器可对地球表面、大气和海洋表可对地球表面、大气和海洋表 面环境等面环境等24个重要参数和多种自然灾害个重要参数和多种自然灾害 等进行综合观测，是从前所有卫星都不等进行综合观测，是从前所有卫星都不 能比拟的。能比拟的。飓风飓风Erin09/09/01 1530 Z不同分辨率的青海省李家峡水库系列
22、卫星影象不同分辨率的青海省李家峡水库系列卫星影象1 km（NOAA/AVHRR）250 m（EOS/MODIS）30 m（ETM）2.8 m（Quick Bird）TRMM卫星卫星 TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）实验计划是美国和日本合作开展的）实验计划是美国和日本合作开展的热带降雨测量计划。热带降雨测量计划。TRMM卫星的仪器有卫星的仪器有5个个：测雨雷达（：测雨雷达（Precipitation Radar,PR）、微）、微波成像仪（波成像仪（TRMM wave Imager，TMI）、）、可见光和红外扫描仪（可见光和红外扫描仪（Visibl
23、e and Infrared Scanner，VIRS）、云和地球辐射能量系统（）、云和地球辐射能量系统（Clouds and the Earth Radiant Energy System，CERES）、闪电成像传感器（）、闪电成像传感器（Lightning Imaging Sensor，LIS）。）。俄罗斯的俄罗斯的“流星流星”号气象卫星系列；号气象卫星系列；俄罗斯俄罗斯“流星流星-I”气象卫星气象卫星日本日本GMS地球同步轨道业务气象卫星系列；地球同步轨道业务气象卫星系列；日本日本GMS气象卫星气象卫星日本日本MASAT气象卫星气象卫星欧洲空间局的欧洲空间局的Meteosat地球同步轨道
24、业务地球同步轨道业务气象卫星系列；气象卫星系列；欧洲欧洲METOP气象卫星气象卫星欧洲欧洲MSG气象卫星气象卫星印度印度INSAT地球同步轨道业务气象卫星系列；地球同步轨道业务气象卫星系列；印度印度INSAT 3C 卫星卫星中国的中国的“风云风云”气象卫星系列气象卫星系列1988年年9月月7日、日、l990年年9月月3日和日和l999年年5月月10日，先后发射了第日，先后发射了第l颗、第颗、第2颗和第颗和第3颗颗“风云风云”l号太阳同步轨道气象卫星；号太阳同步轨道气象卫星；风云风云1号气象卫星号气象卫星风云一号卫星风云一号卫星风云一号卫星图像仪的观测通道风云一号卫星图像仪的观测通道CH1 CH
25、2 CH3 CH4 CH5风云一号卫星图像仪的观测通道风云一号卫星图像仪的观测通道CH6 CH7 CH8 CH9 CH10FY-1携带仪器携带仪器（1）可见光和红外扫描辐射计）可见光和红外扫描辐射计（2）空间环境探测器）空间环境探测器 FY-1A,1B 5 通道通道 FY-1C,1D 10 通道通道FY-3 携带仪器携带仪器 (1）可见光和红外扫描辐射计可见光和红外扫描辐射计（2）红外分光计红外分光计（3）微波温度计微波温度计（4）微波湿度计微波湿度计（5）微波成像仪微波成像仪（6）中分辨率光谱成像仪中分辨率光谱成像仪（7）紫外臭氧垂直探测仪紫外臭氧垂直探测仪（8）紫外臭氧总量探测仪紫外臭氧总
26、量探测仪（9）地球辐射探测仪地球辐射探测仪（10）太阳辐射监测仪）太阳辐射监测仪（11）空间环境探测器）空间环境探测器在在2019年年6月月10日和日和2000年年6月月25日，先后发日，先后发射了第射了第l颗和第颗和第2颗颗“风云风云”2号地球同步轨道气号地球同步轨道气象卫星。象卫星。风云风云2号气象卫星号气象卫星风云风云2号气象卫星号气象卫星风云二号卫星图像仪的观测通道风云二号卫星图像仪的观测通道IR1 IR3风云二号风云二号红外红外观测图像观测图像IR2 IR4 为了满足我国天气预报、气候预测和环境监为了满足我国天气预报、气候预测和环境监 测等方面的迫切需求，测等方面的迫切需求，1994
27、年将我国第二代年将我国第二代 极轨气象卫星极轨气象卫星“风云三号风云三号”（FY-3)列入航天列入航天技技 术术“九五九五”规划，加快了发展规划，加快了发展FY-3卫星的步伐卫星的步伐，2000年年11月国务院正式批准立项。月国务院正式批准立项。风云三号风云三号”卫星的目标是获取地球大气环境的卫星的目标是获取地球大气环境的 三维、全球、全天候、定量、高精度资料。三维、全球、全天候、定量、高精度资料。Polar-OrbitingGeostationaryFirst GenerationFY-1A:09/07/1988FY-1B:09/03/1990FY-1C:05/10/2019FY-1D:05
28、/15/2019Second GenerationFY-2A:06/10/2019FY-2B:06/25/2000FY-2C:10/18/2019FY-2D:12/08/2019First GenerationSecond GenerationFY-4:2019-2020Total 7FY-3A:05/27/2019FY-3B:11/05/20198 more:2019-202067InstrumentChannelWavelengthFOVsResolution at NadirPurposeVIRR100.43 12.5m 20481.1 kmCloud,aerosol,TPW,veget
29、ation,surface characteristics,surface T,ice,snow etc.MERSI200.41 12.5 m 2048/81921.1km/250mOcean color,aerosol,TPW,cloud,vegetation,surface characteristics,surface T,ice,snow etc.MWRI1210.65 150 GHz24015-70kmRainrate,LWC,TPW,soil moisture,sea ice,SST,ice,snow,etc.IRAS260.69 15.5 m 5617kmT,q,total O3
30、MWTS450 57 GHz1550-75kmTMWHS5150 183 GHz9815kmq,surface characteristicsTOU6308 361 nm3150kmTotal O3SBUS12250 340 nm240200kmO3 profileSIM10.250m Solar irradianceERM40.23.8m 0.250m 15022 Earths total radiation,Earth radianceInstrument Parameters 气象卫星的主要任务是：气象卫星的主要任务是：(1)为天气预报，特别是中期数值天气预报，为天气预报，特别是中期数值
31、天气预报，提供全球的温、湿、云辐射等气象参数；提供全球的温、湿、云辐射等气象参数；(2)监测大范围自然灾害和生态环境；监测大范围自然灾害和生态环境；(3)研究全球环境变化，探索全球气候变化规研究全球环境变化，探索全球气候变化规 律，并为气候诊断和预测提供所需的地球物律，并为气候诊断和预测提供所需的地球物 理参数；理参数；(4)为军事气象和航空，航海等专业气象服为军事气象和航空，航海等专业气象服 务，提供全球及地区的气象信息。务，提供全球及地区的气象信息。新一代的极轨气新一代的极轨气 象卫星象卫星“风云三号风云三号”经经 过过8年研制，在年研制，在2019 年年5月月27日日11时时2分分29秒
32、于太原卫星发射秒于太原卫星发射中心，由长征四号运中心，由长征四号运载火箭成功送入太空载火箭成功送入太空，标志着我国气象卫，标志着我国气象卫星和卫星气象事业发星和卫星气象事业发展进入了新的历史阶展进入了新的历史阶段。段。风云风云3号气象卫星号气象卫星三、分类与轨道三、分类与轨道气象卫星一般按其轨道分成两类：气象卫星一般按其轨道分成两类：极轨气象卫星极轨气象卫星和和地球同步轨道气象卫星地球同步轨道气象卫星。极轨气象卫星的运动采用近极地太阳同步轨极轨气象卫星的运动采用近极地太阳同步轨 道，卫星轨道平面和太阳光线保持固定交道，卫星轨道平面和太阳光线保持固定交 角，这样卫星每天差不多在固定的时间经过角，
33、这样卫星每天差不多在固定的时间经过 同一地区两次，观测间隔同一地区两次，观测间隔l2小时左右，这种小时左右，这种 轨道优点是可以获得全球气象资料；轨道优点是可以获得全球气象资料；近近极极地地太太阳阳同同步步轨轨道道卫卫星星近极地太阳同步轨道近极地太阳同步轨道 太阳同步太阳同步卫星的轨道平面和太阳始卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向终保持相对固定的取向 近极地近极地由于这种轨道的倾角接近由于这种轨道的倾角接近90度，卫星要在极地附近通过度，卫星要在极地附近通过 卫星几乎以同一地方时经过各地上空卫星几乎以同一地方时经过各地上空 极轨气象卫星的高度约为极轨气象卫星的高度约为800多公里多公里
34、 太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测两极地区是可以观测两极地区 在观测时有合适的照明，可以得到充足在观测时有合适的照明，可以得到充足的太阳能的太阳能 观测间隔长，观测间隔长，相邻两条轨道的资料不是相邻两条轨道的资料不是同一时刻同一时刻极轨卫星极轨卫星地球同步轨道气象卫星地球同步轨道气象卫星的运行高度约为的运行高度约为35800千米。其轨道平面和地球的赤道平千米。其轨道平面和地球的赤道平面重合，运行周期和地球自转周期相等。面重合，运行周期和地球自转周期相等。从地球上看，卫星静止在赤道某经度上空从地球上看，卫星静止在赤道某经度上空，所以又称为，所以又称为
35、静止卫星静止卫星。静止卫星的有效。静止卫星的有效观测视野为南纬观测视野为南纬50至北纬至北纬50、经度跨、经度跨距约距约100的近圆形范围。的近圆形范围。自旋稳定的地球同步轨道卫星自旋稳定的地球同步轨道卫星 卫星运行方向与地球自转方向相同，即同向运卫星运行方向与地球自转方向相同，即同向运行性行性 卫星轨道倾角为卫星轨道倾角为0度，即赤道平面与轨道平面度，即赤道平面与轨道平面完全重合完全重合 轨道偏心率轨道偏心率e为为0，即轨道是圆形的，即轨道是圆形的 周期为周期为23小时小时56分分04秒秒 卫星高度卫星高度35860公里公里 高度高，视野广阔，一个静止气象卫星可高度高，视野广阔，一个静止气象
36、卫星可 以对南北以对南北70S-70N，东西，东西140个经度，个经度，约占地球表面约占地球表面1/3的的1亿亿7千万平方公里进行千万平方公里进行 观测观测风云二号双星观测能力风云二号双星观测能力申请的轨道位置有：申请的轨道位置有：1050E（A位置）位置）86.50E（B位置）位置）123.50E（C位置）位置）从从FY-2D起，我国静起，我国静止气象卫星将形成止气象卫星将形成双双星观测星座。星观测星座。东西有效覆盖范围：东西有效覆盖范围：26.5165E，约，约138.5东西重叠区：东西重叠区：45E146.5E，约，约101.5完全覆盖我国领土完全覆盖我国领土风云二号双星观测能力风云二号
37、双星观测能力我国静止气象卫星史上又一次新飞跃我国静止气象卫星史上又一次新飞跃:互为备份、大范围互为备份、大范围、高时效、高时效东西有效覆盖范围：东西有效覆盖范围：26.5165E，约，约138。5东西重叠区：东西重叠区：45E146.5E，约，约101.5，完全覆盖，完全覆盖我国领土我国领土卫星实时广播卫星实时广播四、全球卫星观测体系四、全球卫星观测体系 为了对全球范围内天气作连续观测，单凭一为了对全球范围内天气作连续观测，单凭一 颗静止卫星和极轨卫星是无法实现的，这时只有颗静止卫星和极轨卫星是无法实现的，这时只有 将多颗静止气象卫星与几颗极地太阳同步气象卫将多颗静止气象卫星与几颗极地太阳同步
38、气象卫 星组合在一起，发挥各自的优势，弥补其短星组合在一起，发挥各自的优势，弥补其短 处形成一个全球卫星观测体系，实行对全球天处形成一个全球卫星观测体系，实行对全球天 气的监视。为有效覆盖全球，各卫星观测区彼此气的监视。为有效覆盖全球，各卫星观测区彼此 有一定重叠。从而实现卫星对全球大气的监视和有一定重叠。从而实现卫星对全球大气的监视和 观测，为全球气候和天气预报提供气象资料。观测，为全球气候和天气预报提供气象资料。全球气象卫星布局全球气象卫星布局气象卫星轨道布局气象卫星轨道布局五、气象遥感仪器五、气象遥感仪器 气象卫星通常由气象观测专用系统和保障气象卫星通常由气象观测专用系统和保障 系统两部
39、分组成。气象观测专用系统中的主系统两部分组成。气象观测专用系统中的主 要设备是气象遥感仪器。常用的气象遥感仪要设备是气象遥感仪器。常用的气象遥感仪 器有器有3种：多通道高分辨率扫描辐射计。它种：多通道高分辨率扫描辐射计。它 可以获得可见光与红外云图。极轨气象卫星可以获得可见光与红外云图。极轨气象卫星 的可见光与红外云图的星下点分辨率都在的可见光与红外云图的星下点分辨率都在1千千 米左右；地球同步轨道气象卫星的可见光云米左右；地球同步轨道气象卫星的可见光云 图的星下点分辨率为图的星下点分辨率为0.92.5千米，红外云千米，红外云 图的星下点分辨率为图的星下点分辨率为5l2千米。千米。高分辨率红外
40、分光计。它可以获得大气垂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。直温度分布和水汽分布。微波辐射计。它配合高分辨率红外分光计微波辐射计。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温度垂直分工作，可以获得云层以下的大气温度垂直分 布和云中的含水量。布和云中的含水量。气象观测专用系统中还包括星载磁记录气象观测专用系统中还包括星载磁记录 器和数据传输设备。军用气象卫星可以将全器和数据传输设备。军用气象卫星可以将全 球范围内有关地区的气象资料记录在星载磁球范围内有关地区的气象资料记录在星载磁 记录器上，在卫星经过预定的地面接收站记录器上，在卫星经过预定的地面接收站 时，将
41、星载磁记录器记录的气象资料高速发时，将星载磁记录器记录的气象资料高速发 回地面。回地面。气象观测专用系统还包括数据收集系统，可气象观测专用系统还包括数据收集系统，可 以收集地面气象站、海洋自动浮标和设置在以收集地面气象站、海洋自动浮标和设置在 无人值守地区的自动气象站所获得的温度、无人值守地区的自动气象站所获得的温度、气压、湿度等环境资料。保障系统包括结构、气压、湿度等环境资料。保障系统包括结构、电源、热控、姿态和轨道控制以及无线电测电源、热控、姿态和轨道控制以及无线电测 控等设备。控等设备。六、展望六、展望 未来十年主要的极轨气象卫星有：美国的未来十年主要的极轨气象卫星有：美国的NOA A卫
42、星、卫星、NEPOS卫星和卫星和EOS卫星；欧盟的卫星；欧盟的METOP卫星；俄罗斯的卫星；俄罗斯的Meteor卫星；中国卫星；中国FY-1和和FY-3卫星。这些气象卫星资料都能被我卫星。这些气象卫星资料都能被我国接收，其中最主要的、应用最广的业务系列国接收，其中最主要的、应用最广的业务系列，过去和目前是美国，过去和目前是美国NOAA卫星，未来是美国卫星，未来是美国NOAA/NEPOS卫星和欧盟的卫星和欧盟的METOP卫星。卫星。未来十年静止气象卫星有：美国的未来十年静止气象卫星有：美国的GOES卫卫 星；欧盟的星；欧盟的METEOSAT卫星和卫星和MSG卫星；日本的卫星；日本的 MTSAT卫
43、星；俄罗斯的卫星；俄罗斯的GOMS卫星；印度的卫星；印度的INSA T卫星；中国的卫星；中国的FY-2卫星，其中对我国最重要卫星，其中对我国最重要 的、应用最广的是日本的的、应用最广的是日本的GMS/MTSAT卫星和卫星和F Y-2卫星。由于地理位置原因，我国不能接收卫星。由于地理位置原因，我国不能接收 到美国到美国GOES卫星和欧盟卫星和欧盟Metosat/MSG卫星资料。卫星资料。由于印度政府的资料政策，我国还不能自由由于印度政府的资料政策，我国还不能自由 接收应用印度接收应用印度INSAT卫星资料，而这资料对我卫星资料，而这资料对我 国西部地区是很有价值的。目前我国可以接国西部地区是很有
44、价值的。目前我国可以接 收到俄罗斯收到俄罗斯GOMS卫星资料，但由于卫星不够卫星资料，但由于卫星不够 稳定，因此资料应用受到限制。稳定，因此资料应用受到限制。随着技术的进步以及经济发展和军事需求的随着技术的进步以及经济发展和军事需求的 不断增长，气象卫星正向下列方向发展：不断增长，气象卫星正向下列方向发展：地球同步轨道气象卫星将红外云图的星下地球同步轨道气象卫星将红外云图的星下 点分辨率由点分辨率由5千米提高到千米提高到1千米左右：增加红千米左右：增加红 外分光计和微波辐射计，以进行大气参数垂外分光计和微波辐射计，以进行大气参数垂 直分布的探测和提高机动观测能力。直分布的探测和提高机动观测能力。极轨气象卫星增加微波遥感仪器的比重，极轨气象卫星增加微波遥感仪器的比重，提高全天候观测的能力。提高全天候观测的能力。增加微波雷达、激光雷达等主动遥感仪增加微波雷达、激光雷达等主动遥感仪 器，提高气象卫星的测云和测风能力。器，提高气象卫星的测云和测风能力。增加星载高精度、高灵敏度增加星载高精度、高灵敏度GPS接收机，提接收机，提高卫星对中、高层大气和电离层的探测能力。高卫星对中、高层大气和电离层的探测能力。一星多用、综合利用，除气象外，兼有海洋一星多用、综合利用，除气象外，兼有海洋和环境监测的功能。和环境监测的功能。未来的美国第未来的美国第5代静止气象卫星代静止气象卫星工作示意工作示意
