卫星气象学课件

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1、卫星气象学（卫星云图分析） 1、气象卫星发展现状 2、气象卫星轨道和运动规律 3、气象卫星遥感观测的基本原理 4、气象卫星观测仪器、资料获取和处理应用 5、气象卫星图像的分析基础 6、中纬度天气系统的卫星云图分析 7、热带低纬度天气系统的卫星云图特征 8、气象卫星观测资料天气分析预报中的应用,第一章 卫星气象学发展现状 1 气象卫星的发展与当今时代特征 2 气象卫星遥感的意义和内容 3 卫星资料在大气科学中的作用 4 各国气象卫星的发展和资料应用 现状 5 对地观测卫星的种类和发展,第一 章 卫星气象学发展现状 1气象卫星的发展与当今时代特征 一、卫星技术的发展 1、 二十世纪五十年代后期，空

2、间技术迅速发展，出现了人造卫星。人造卫星是进行科学研究的重要工具。 2、携带各种气象观测仪器的人造卫星，用于测量大气温度、湿度、风、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，以研究气象为目的的卫星称做气象卫星。 3、1960年4月1日，美国第一颗气象试验卫星泰罗斯1号发射成功，开创了人造卫星应用于气象探测的新纪元，四十多年来，在探测理论和技术、灾害性天气监视、天气分析预报等方面发挥了重要作用，促进大气科学发展，形成了卫星气象学。 4、当今已形成宇宙空间时代Satellite 卫星、宇宙探险； 5、高科技计算机时代Computer 计算机； 6、信息时代Internet 国际互联网。,二、 中国气象卫

3、星的创建时代 自从1960年美国发射第一颗TIRos1试验卫星以来，世界各国已发射了上百颗气象卫星。极地轨道和静止轨道卫星。除美国外，中、日、俄、法、印、欧共体等国家和组织都已发射了气象卫星。 1、中国风云1号气象卫星（极地轨道） 我国于1988年9月7日，由长征4号火箭成功地将FY1(风云1号)气象卫星送入太空，从此我国拥有了自己的气象卫星。 FY1号气象卫星是中国第一颗极地太阳同步轨道试验卫星， 它由中国航天部承担卫星的研制和发射任务，中国气象局卫星气象中心负责管理卫星资料的接收。经过近30多年的发展，正在向业务化，增加可靠性方面迈进。 中国气象卫星已经成为世界气象卫星系统中的重要成员。

4、目前，人造卫星已广泛地应用于天文、气象、地质地理、海洋、农业，军事和通讯等各个领域，,FY-1A 88.9.7 发射，实验，未投入业务使用。 FY-1B 90.9 .3 发射，实验，未投入业务使用。 FY-1C 99.5.10发射，有多通道可见光和红外扫描辐射仪（Multi-Channel Visible and IR Scan RadiameterMCVISR）由5通道增至10通道，已投入业务使用。 FY-1D 2002.5.15.发射升空。投入业务使用。 2005年发射第二代极轨业务卫星FY-3卫星，除装载可光见和红外成像仪器外，还有高分辨红外分光计、微波辐射计、微波成像仪、紫外臭氧探测器

5、、地球辐射收支仪及大气探测用的GPS接收机。不仅实现全天候大气要素的垂直探测和表面特征观测，还能得到多种描写陆地、海洋、冰雪特征的地球物理参数。应用范围扩展到地球环境科学的多个领域，为获取全球大气和地球物理参数的重要卫星之一。,2、中国的静止轨道气象卫星 FY-2A97年6月10日发射 FY-2B 于2000年6月25日发射成功，定点于105E上空，辐射仪有三个通道，可见光为0.551.05m，水平分辨率为1.25公里，红外为10.512.5m，分辨率约为5.0公里，水汽为6.27.6m，分辨率约为5.0公里。 FY-2C卫星2004年10月29日北京时间11时至11时25分，获取的第一幅可见

6、光图像。 FY-2D卫星2006年12月8日08时53分发射升空。 FY-2 第02批为FY-4，是中国未来新一代静止气象卫星系列。计划于2010年之后试验应用。 2009年11月23日风云-2E星接替C星观测试运行，12月23日8时起，正式投入业务运行。,2012年1月13日8时56分，风云二号气象卫星07星在西昌卫星发射中心成功发射升空。风云二号07星是风云二号03批三颗卫星中的首发星，卫星成功发射后将定点在东经112赤道上空的地球同步轨道，并命名为风云二号F星。卫星采取自旋稳定方式，设计工作寿命为4年。 风云二号F星星载两个主要载荷：扫描辐射计和空间环境监测器。其中扫描辐射计可以实现非汛

7、期每小时，汛期每半小时获取覆盖地球表面约三分之一的全圆盘图像。同时，风云二号F星还具备更加灵活的、高时间分辨率的特定区域扫描能力，能够针对台风、强对流等灾害性天气进行重点观测，将在我国气象灾害监测预警、防灾减灾工作中发挥重要作用。,风云二号F星还搭载了数据转发平台，可以将我国高山、海岛、船舶、浮标、沙漠等人烟稀少地区的气象、水文、海洋、环境等地面观测数据通过卫星转发至数据处理中心。 风云二号F星的观测资料和产品将广泛应用于天气预报、气候预测、灾害监测、环境监测、军事、航天气象保障等重要领域，特别在台风、暴雨、大雾、沙尘暴、森林草原火灾等监测预警中发挥重要作用，为各级政府防灾减灾提供准确的决策信

8、息。风云二号F星的发射及投入业务运行，将在保证我国静止气象卫星观测业务连续性和增强业务观测能力方面起到重要作用，为我国国民经济和社会发展做出更大的贡献。,经过四十多年的努力，中国已成功发射了6颗极轨气象卫星和5颗静止气象卫星。目前，风云一号D星、风云三号A星、风云二号D星和E星在轨稳定运行，风云二号C星在轨备份。中国气象卫星已实现了从试验应用型向业务服务型的转变。 风云三号02星成功入轨将增强应对气候变化能力 中国第一颗下午轨道气象卫星风云三号02星2010-11-5 日成功进入预定轨道。该星将与2008-5-27日发射的风云三号A星共同实现中国极轨气象卫星上、下午星组网观测，并将全球观测时间

9、分辨率从12小时提高到6小时，稳步提高气象预报预测准确，进一步增强中国防灾减灾和应对气候变化能力。,3、中国的FY-1 、FY-2，气象卫星系列已通过多年应用存在的基本问题是： 1）分析卫星云图是天气预报工作的基础，需要专门的知识和技术； 2）在我国的大学大气科学专业课程中,这方面的内容都比较少（选修）； 3）在天气预报工作中,数值预报,天气学分析预报，气象统计预报，卫星、雷达资料应用同样重要，实际上卫星雷达资料的使用不够； 4）定量化资料应用更不够。,4、卫星资料应用 1）预报业务应用 可见光红外VIS,IR普通云图增强显示 ； 低分辨率高分辨率 ；极轨静止 ；APT云图工作站遥感中心 MI

10、CAPS；研究发现新事实，建立天气概念模式 预报模式； 高、低空急流、南支急流、热带云团高原大暴雪，孟加拉湾风暴中国天气（南支槽与孟加拉湾风暴的影响） 热带气旋中尺度对流季风云团赤道辐合带锋面北方大暴雨（暴雪）北方气旋南方气旋（云图及天气模式）； 台风，MCS，沙尘暴，大气污染，雨量估算等。 2）多功能应用 洪水和干旱监测，森林火灾，雪灾，作物估产，港口设计，环境监测，地震预报。 3）气侯应用（研究） I TCZ，副高，中国区域气候，大气冷热源，低频震荡，热带散度风及垂直环流，厄尔尼诺，ENSO，季风，降水异常（旱涝）和气温异常（冷害），台风异常； 4）多通道应用：可见光、红外、水汽、微波。,

11、2 气象卫星遥感的意义和内容 专门用于以研究气象为目的的卫星称做气象卫星。卫星上携带各种气象观测仪器，测量温度、湿度、风、云和辐射等气象要素及各种大气现象。促进了气象科学的发展，在探测理论和技术、灾害性天气监视、天气分析预报等方面发挥了重要作用。形成了卫星气象学（代表著作）。 1、气象卫星遥感观测的定义 气象卫星在几百公里、甚至几万公里的太空对地球大气系统进行观测，是一种以遥感探测为主要方式的观测技术。所谓遥感，就是在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其接收、分类、处理和识别的一种技术。,2、遥感探测技术的重要组成部分 (

12、1)、遥感信息获取手段、各个电磁波工作波段和各类传感器特性的研究； (2)、各类物体的辐射波谱特性，以及这种信息传输规律的研究； (3)、遥感数据接收处理及分析判读技术的研究。 遥感技术体系包括地面控制、接收体系和数据处理系统以及资料分析应用四部分组成。 3、气象卫星遥感观测的特点 气象卫星从空间观测地球大气：与常规气象观测和其它气象观测相比有许多特点和优越性。,气象卫星在固定轨道上进行观测 ； 气象卫星可作大范围水平和垂直观测，为研究天气系统的结构提供了有用的资料； 气象卫星遥感探测具有观测速度快、项目多、精度高、信息量大测量系统不受干扰、资料代表性好等优点； 卫星资料比地面观测更具均匀性和

13、连续性； 便于新的探测技术的使用，便于新仪器试验、研制和新技术的推广； 气象卫星资料能实时发送便于接收使用，受益面积广、资料统一，便于比较和研究。,4、 卫星气象学的主要内容 卫星气象学通过卫星观测获取资料，研究六十公里以下大气中的各种气象要素分布和大气现象： （1）、寻找从卫星上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 。 （2）、研究卫星资料的处理和使用方法。 （3）、研究被测物体(如地表，云和大气中主要吸收气体)的辐射特性及电磁辐射在大气中的传输规律； （4）、选择测量各种气象要素和推断物体特性的最佳光谱段； （5）、研究气象观测要求的遥感仪器的最佳设计； （6）、资料的接收、

14、处理、存贮和气象要素的计算； （7）、卫星资料精度估计和在各领域的分析使用。,3 卫星资料在大气科学各领域中的作用 从六十年代初第一颗气象卫星成功发射至今四十多年内，卫星探测在天气分析预报和大气研究等领域发挥了重大的作用，取得了明显的效果，主要为以下几方面。 1、增加了气象资料的内容和范围 突破了人类在大气底层观测的局限性。实现了全球立体观测。 2、增加了天气分析预报的重要依据 能得到人烟稀疏地区的气象资料；改进了 天气分析的准确性；加深了对各天气系统的理解；揭露了新的天气事实和以前无法解释的天气现象。 3、监视暴雨和强雷暴等灾害性天气。 4、监视海洋上的天气系统 5、改进了长期天气预报 6、

15、为数值天气预报提供资料,7、在气候研究方面的应用 1）云量、云类 2）辐射 3）降水 4）气溶胶、微量气体 5）冰雪覆盖、荒漠化变化 8、为海上活动提供资料和保障 9、提供农业气象资料 10、在军事气象方面的应用 11、监视森林火灾、地表热异常 12、卫星资料在水文方面的应用 13、收集和转发各种气象资料 14、空间环境监测,15、目前气象卫星可以提供如下几种资料： 每日昼夜的可见光、红外等各种云图； 云顶温度、云顶高度、云量和云的相态等； 吹沙、浮尘、冰雪覆盖等陆地表 面状况； 海面温度、海冰、洋流等海洋表面状况； 全球一定时间间隔(如6小时)的垂直温度廓线； 全球大气中水汽总量及各高度湿度

16、、降水区和降水量分布； 给定区域内高、低空风场； 大气中臭氧含量及其在各个高度上的分布； 太阳质子、粒子和电子通量密度、能量谱以及卫星高度上的粒 子总能量； 太阳入射辐射和地气系统的反射总辐射，以及地气系统的长波总辐射量。,4 各国气象卫星的发展现状 1960年美国成功地发射了第一颗气象卫星。之后的四十多年来，百余颗气象卫星先后进入太空。按其轨道特点，气象卫星分为极轨气象卫星和静止气象卫星两个系列。 一、极地轨道卫星发展概况 自从1960年美国发射第一颗TIRos1试验卫星以来，世界各国已发射了上百颗气象卫星。除美国外，俄、日、法、中、印、欧共体等许多国家和组织都已发射了气象卫星。极轨气象卫星，是指其轨道平面与赤道平面的夹角接近90，绕地球飞行，且轨道通过地球南北两极的卫星也叫太阳同步轨道气象卫星。 1、中国风云1号系列气象卫星极轨卫星 FY-1A 88.9.7发射，未投入业务