1、 自1960年4月1日美国第一颗试验气象卫星TIROS-1（泰罗斯-1）号发射成功以来，世界上先后有美、苏、日、中、印、法国和欧洲空间组织等多个国家和地区发射了气象卫星，世界各国发射的气象卫星已有130多颗。卫星种类从60年代初单一的近极地轨道卫星系列，发展到今天的近极地轨道和地球静止轨道两类气象卫星轨道系列。星载探测仪器从早期的照相机发展到现在的多光谱高精度扫描辐射仪。观测内容也从早期在白天能获取低分辨率单光谱云图的观测发展到目前昼夜都能准确地提供大气不同高度的温、湿、风、云资料，大气现象的观测资料。气象卫星探测技术有了显著的提高和改进，气象卫星探测已经成为大气科学之中不可缺少的有用的现代化
2、探测工具。气象卫星的发展分为近极地轨道（又称近极地太阳同步轨道）卫星系列和地球静止轨道（又称地球同步轨道）卫星系列两类。在世界上，发射过近极地轨道气象卫星的国家有美国、苏联和中国。世界上第一颗气象卫星是由美国最先发射的泰罗斯号，是一颗实验性的近极地轨道的气象卫星。至今美国共发射了50多颗近极地轨道的气象卫星。世界气象组织全球大气 观测计划中的两颗近极地轨道气象卫星在空中运行观测，及时向世界各地提供观测资料。美国也是最先把空间遥感技术应用于大气科学的国家。在气象卫星发展的30多年历程中，美国无论在发射数量，卫星遥感技术的开发、还是气象卫星资料的应用方面均处于领先的地位。因而，这里首先简要介绍美国
3、近极地轨道气象卫星的发展概况。美国发射近极地轨道气象卫星的目的：（1）系统地、定时地对全球大气进行昼夜监测，获取大气温度、水汽、风、云分布等观测资料。（2）收集并转发漂浮站、船泊站、自动气象站、飞机和气球等观测平台资料。（3）提供业务使用的卫星资料产品，发展卫星资料的应用技术。美国近极地轨道气象卫星大体上经历了三代实验和三代业务应用的发展过程。泰罗斯实验卫星系列（1960年4月1日1965年7月2日）是电视和红外卫星的简称，共发射10颗。发射目的:对卫星携带各种气象观测仪器进行试验，为建立气象业务卫星观测系列作准备。卫星携带的观测仪器:光导管电视摄象机和中、低分辨率红外辐射仪等。摄取白天云图，
4、温湿分布和热平衡。这一系列卫星成功地摄取了几万张云图，试验成功，为第一代业务气象卫星奠定了良好的基础。第一代实验气象卫星存在的问题是：（1）卫星姿态不合适，卫星探测仪器只能在很短时间对地面照相，大部分时间朝向空间。（2）卫星相对于太阳的位置经常变化，没有良好的照明。（3）卫星只限于对中低纬的观测，对极地观测不到。这些问题为第一代业务气象卫星的研制制提出了具体的改进意见。TOS/ESSA（托斯/艾萨）业务卫星系列（1966年2月3日1969年2月26）,是泰罗斯业务卫星的简称,。在第一代实验卫星取得成功后，开始业务气象卫星历程。卫星发射入轨后，取名为艾萨卫星，环境监测的意思。共发射9颗。奇数号卫
5、星装有高级光导摄象机。卫星观测资料储存在卫星上的磁带上，发送到专门的资料指令站。偶数号卫星装有APT，实时向地面发送资料。我国最早接收的卫星资料就是该类卫星ESSA-8卫星观测发送的云图资料。雨云（NIMBUS）卫星系列（1964年8月28日1978年10月24日）。顾名思义，探测云、雨的气象卫星。雨云卫星是一种较复杂的实验卫星系列，共发射7颗。它的任务是发展、试验各种新的先进的探测仪器，资料传输和处理技术。在雨云卫星上，先后曾对30多种遥感仪器进行了实验研究，其中高级光导摄象机，高分辨率扫描辐射仪，垂直温度探测仪，微波探测器以及数据收集，数据中转设备等都在雨云卫星上进行了实验，然后转到业务卫
6、星上正式使用。此外，雨云卫星的观测还对业务气象卫星资料起补充作用。泰罗斯-N（TIROS-N）卫星（1978年10月13日1998年4月），1978年10月13日发射成功。是一颗实验业务卫星，即卫星发射成功，观测仪器工作正常，就转为业务使用。这颗卫星发射成功，也标志着第三代近极地轨道业务卫星系列的开始。从IROS-N之后，这一系列共发射8颗卫星。其功能比第二代业务卫星有相当大的提高。表现在：（1）增加观测次数，这一代卫星同时有两颗星在空中运行，一颗在上午8时左右，一颗在下午15时左右，分别通过降交点和升交点，地球上任一接收站,每日可收4次观测资料。（2）增加了观测光谱通道，如云图观测就有5个光
7、谱通道。（3）加强了资料在星上的处理能力，消除了云图资料的边缘畸变。（4）高分辨率云图采用数字传输，提高了传输速率。（5）扩大了资料观测内容，提供给更多用户使用。（6）卫星具有数据收集系统，能收集自动气象站等各种观测平台发出的资料。中国的风云一号A和 B（FY-1）气象卫星，也是一种近极地轨道的气象卫星系列。两颗卫星分别于1988年和1990年发射。星载探测仪器为5通道VHRR扫描辐射仪，其中4个可见光谱通道获取白天可见光云图，水、冰、雪、植被和海洋水色图象，1个红外光谱通道获取昼夜红外云图，探测通道序号、探测通道和功能见表2。风云1号A和B摄取了大量高质量的卫星云图资料。从1993年3月国家
8、卫星气象中心提供了风云-1号第二批卫星使用的要求，风云-1号第二批卫星是在第一批卫星的基础上做了两点非常重要的改进。第一点改进是卫星扫描辐射计由5个光谱通道增加到10个光谱通道，可以充分发挥对陆地和海洋表面的多光谱探测功能。第二点改进是星上磁带机记录容量由原来的60分钟增至300分钟，且资料传输方式由模拟传输改为数字传输，使得每天可获取一次4通道分辨率为4KM的全球定量观测资料，同时还可获取20分钟的10可通道星下点分辨率为1.1KM的局地资料。从而使我国近极地轨道气象卫星遥感功能大大提高。卫星总体性能接近美国当代水平。主要探测器有MVISR（多通道可见红外扫描辐射仪，通道序号及主要用途见表3
9、），红外分光计，微波辐射计，中分辨率成像光谱仪，微波成像仪，紫外臭氧探测仪，地球辐射收支探测仪，空间环境检测器等。前苏联近极地轨道气象卫星的发展，分两个阶段第一阶段是试验阶段，从1962年4月29日1970年12月18日，先后发射了31颗卫星。第二阶段是从1969年3月26日开始，建立了流星号（METEOR）气象业务系统，至1994年6月25日发射了67颗气象卫星。星上主要装有电视照相机，观测云和冰雪覆盖的情况，星下点分辨率约1.5KM；5通道扫描辐射仪，星下点分辨率约70KM；红外电视式仪器，主要摄取云图，星下点分辨率约20KM。部分流星卫星还装有分光计，测量地面至35KM高度的温度廓线，使
10、用微波辐射计测量降水和冰盖。流星卫星资料大部分只为苏联地面中心站接收。俄罗斯未来极轨卫星类似于NOAA卫星系列。计划2001年，欧洲发极轨卫星METOP与美NOAA联合实施气象观测计划。第一步，NOAA-N与METOP-1配对MEYOP上午飞行，NOAA下午飞行。NOAA-N与MEYOP-2配对，提供ewmicrowave Humidity Souder。NOAA 向欧洲提供下午卫星的全部仪器。METOP的主要仪器有：AVHRR（先进的甚高分辨率辐射仪）AMSU-A（改进的微波探测装置）MHS（微波湿度探测仪）MIRS（高分辨IR探测仪）IAIS（IR大气干涉探测仪）GPS-S（全球定位仪）A
11、SCAT（大气取样自动控制系统）GOME（全球臭氧监测系统）DCS-ARGOS（资料收集系统全球自动观测中继系统）SEN（空间环境监测器）SR（管求搜索）近极地轨道气象卫星的发射和业务使用，提供了包括测站稀少的海洋和高原荒漠地区的全球范围多种观测资料，丰富了气象观测内容，推动了大气科学的研究，并为提高天气分析和预报水平作出了贡献。然而近极地轨道气象卫星对同一地区12小时一次的观测周期难以满足对各类天气系统的连续监测，为克服近极地轨道气象卫星的这一缺陷，美国，欧洲空间组织，日本，印度和中国发展了地球静止气象卫星。类似近极地轨道的气象卫星，美国的地球静止气象卫星也经历了试验和业务气象卫星的发展过程
12、。第一代实验系列的地球静止气象卫星是应用技术卫星（ATS）。共发射3颗，（1966年12月7日1974年5月30日）ATS-1和ATS-3专门用于气象观测试验，分别定点在150 W和60W的大西洋赤道上空。载有自旋扫描云图照相机（SSCC）和彩色自旋扫描云图照相机（CSSCC）。白天以30分钟和26分钟的时间间隔提供一张地球1/4的圆面图象。卫星还进行天气传真试验，为建立业务静止卫星系统提供可靠的依据。第一代业务静止气象卫星由地球同步气象卫星/地球静止业务环境卫星（SMS/GOES）组成，共发射了5颗（1974年5月17日1978年6月16日），通常有两颗卫星分别定于75W和135W的赤道上空
13、。装载有可见和红外自旋扫描辐射仪（VISSR），以间隔半小时的频率对地球大气观测，获取可见光（白天）和红外（昼夜）云图。星上还没有收集飞机、气球、漂浮站、船舶站和无人气象站的天气资料系统，传真卫星云图和天气系统。使用空间环境监测仪（SEM）进行空间环境监测，测量高能粒子，磁场和太阳X射线。卫星寿命3年，当新的卫星进入轨道使用后，旧的卫星就退居备用位置。大气探测辐射计的质量有如下改善：a.与成象辐射计分离，独立工作。b.有较多的探测光谱通道。c.有较高的分辨率（8KM）。d.增加了观测灵敏0度。大气探测辐射计可获取大气垂直温度、水汽大气中臭氧的含量，地表温度等资料。可供我国接收使用的地球静止气象
14、卫星是日本的“葵花”（GMS）卫星，第一颗卫星於1977年7月14日在美国用雷神一德尔他火箭（2914）发射，取名为GMS-1，（地球静止气象卫星-1）。1978年初经试验运行后，於该年4月6日正式投入业务使用。至今日本共发射了5颗地球静止气象卫星。（1977年7月14日1996年4月）在GMS-1上，星载仪器为VISSR，获取白天可见光和昼夜红外云图。继GMS-1之后，日本对GMS气象卫星做了不断改进，于1996年初发射了GMS-5卫星，开始了新一代地球静止业务气象卫星。主要改进是VISSR探测仪由原来的2通道变为4通道，除把10.512.5微米的红外光谱通道分裂为10.511.5微米和11
15、.512.5微米两个红外探测通道外，增加了6.57.0微米的水汽探测通道。GMS气象卫星使东亚和西太平洋国家和地区直接收益，为监测气象灾害起到了重要作用。表5是日本GMS卫星的发射情况。中国于1997年6月15日成功地发射了一颗地球静止气象卫星。定点于105E赤道上空，卫星位置保持在南北漂移1度、东西 0.5度，卫星采用自旋稳定方式，自旋速度100 1转/分。测量精度 0.07度，定点质量570kg。星体 圆柱形、柱体高1.6米、直径2.1米。卫星寿命3年。星上主要探测仪器为多通道扫描辐射仪（其技术指标如表6）和空间环境检测器。星上设有数字传送和云图广播系统：数传通道和3个转发器（16821692 MHZ；16991703 MHZ；17031708MHZ），UHF接受机，分别用于原始云图传送；S-VISS云图，WEFAX云广播，测距数据传送；S-FAX广播和测距信息传送；收集DCP数据。卫星主要产品有图象产品和数字产品两部分。详见表7和表8。表9 各国静止气象卫星现状
