南京信息工程大学卫星气象学

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1、卫星气象学名词解释升交点：卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为升段，把轨道的升段与赤道的交点称为升 交点。降交点：卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为降段，把轨道的降段与赤道的交点称为降 交点。轨道面：根据理论力学，卫星在地球引力（有心力）作用下的运动为平面运动。该平面称轨 道面，轨道面过地心。轨道倾角：指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。探测周期（T :指卫星绕地球运行一圈的时间。截距（L）:连续两次升交点之间的经度数。（L=T*15度/小时）。星下点：卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。轨道数：指卫星从一个升交点开始到下一个升交点为止环绕地球运行一圈的轨道序数。 遥感：在一定距

2、离之外,不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来被测目标 物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一项技术。三大宇宙速度：环绕速度：7.912km/s 逃逸速度：11.2km/s 卫星脱离太阳系进入银河系的最小速度：16.9km/s 自旋稳定：若卫星绕自身对称轴以一定的角度旋转，在没有空气阻力的情况下卫星的角动量 守恒，因而自转轴方向始终不变，这种卫星稳定的方式称为自旋稳定。三轴定向稳定：卫星三个方向上始终保持稳定，取卫星的三个方向为轴并使其保持稳定： 俯仰轴：与卫星轨道平面垂直，控制卫星上下摆动 横滚轴：平行于轨道平面，且与轨道方向一致，控制卫星左右摆动 偏航轴：指向地

3、球中心，控制位卫星沿轨道方向运行 入轨速度：火箭将卫星送入轨道的瞬时速度。黑体某一物体在任何温度下,对任意方向和任意波长的吸收率或发射率都等于1。即a （入） 恒等于1.灰体：物体的吸收率与波长无关，且为小于一的常数。选择性辐射体：物体的吸收率随波长而变化，即a=a （入）。辐射能Q：指电磁辐射所携带的能量，或物体发射的全部能量，其单位为J （焦耳）。辐射通量：指单位时间内通过某一表面的辐射能。辐射强度I：指对于点辐射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量。辐射率：大气窗：太阳或地球-大气的辐射在大气中传输时被大气中的某些气体所吸收，这些吸收随 波长变化很大，在某些波段吸收强，而那些在某些吸收弱

4、或没有吸收的波段称为大气窗。亮度温度（亮温度）：在给定波长处，如果物体的辐射亮度L” （T）与温度为Tb的黑体辐射入亮度相等，即L” （T） =B” （Tb）则称Tb为该物体的亮度温度。”若物体温度为T，由于B”（T） L入（T） =B入（Tb）,所以物体“亮温度”Tb小于物体 的温度T。大气透过率：通过介质的辐射能量与入射到介质的总的辐射能量之比。行星反照率：定义为大气顶处反射通量密度与入射通量密度之比。星下点分辨率：星下点上的空间分辨率。星下点，是指卫星与地球中心连线在地球表面的交 点。AVHRR：先进的高分辨率辐射计，是装载在美国第三代业务气象卫星TIROS-N/NOAA系列卫 星上的图

5、像观测仪器，它是由光学系统，探测器，和信息处理系统组成，共有5 个通道。 地表发射率：指地表的岀射度M与同一温度下黑体的出射度M的比值。定位网格:给出卫星云图的经纬度的网格，将它套在卫星云图上，以便定位。 权重函数：表示高度 p 处大气发射的辐射到达卫星的权重。卫星遥感：遥感是指在一定距离外，不直接接触被测物体或有关的物理现象，通过探测器接 收来自被测目标物反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行处理，分类和识别的一种技术。 利用卫星这一运载工具进行遥感探测称为卫星遥感。云：由大气中的水汽凝结而成的微小水滴、过冷水滴、冰晶、雪晶等单一或混合组成的形状 各异漂浮在天空中可见的聚合体。辐射分辨率：卫星

6、仪器能分辨出的最小的能量变化。 空间分辨率：卫星在某一时刻观测地球的最小面积。 时间分辨率：指卫星对同一地区观测的时间间隔。 温度分辨率：是指能分辨两个瞬时视场的最小温度差或反照率。 透过率乘法规则：总的大气透过率等于路径上各种成分的透过率的乘积，或等于各段路径的 透过率的乘积。极地轨道（近极地太阳同步轨道）：指卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向，由于这 种卫星的轨道倾角接近 90，卫星近乎通过极地，所以称为近极地太阳同步轨道，简称极 地轨道。卫星轨道的进动：由于地球是一个扁平的旋转体，在赤道附近出地球对卫星的引力加大，使 得卫星的轨道平面绕地轴朝着与卫星运动方向相反方向旋转，这就是升交点

7、Q变化，而倾角 I 不变，这种现象称为轨道平面的进动。纹理：是指云顶表面或其他物象表面光滑程度的判据。暗影:在一定太阳高度下，高的目标物在低的目标物上的投影。 瞬时视场:指从卫星到观测地表面积之间所构成的空间立体角。光学厚度：处于局地热力学平衡的无散射大气，在给定波长下光束通过厚度为。 辐亮度：指定方向上，单位投影面积，单位时间、单位立体角内发射的辐射能。简答题1. 什么是近极地太阳同步轨道气象卫星?太阳同步轨道是如何实现的?其优缺点是什么?答：、定义：指卫星轨道平面始终与太阳保持固定的取向，轨道倾角接近90，近乎通过 极地的气象卫星。 、实现：利用卫星随地球绕太阳公转时产生的转动抵消由于地球

8、的扁率引起卫星轨道的 进动运动实现的。 、优缺点：优点:由于太阳同步卫星轨道近似于圆形，轨道的预告，资料的接受和定位处理都十分方便。 太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测到极地地区。在观测时有合适的照明，可以得到稳定的太阳能，保障卫星正常工作。 一句话：可以实现对地球上同一地区的定时观测和进行全球观测。缺点：时间分辨率低，对某一地区观测时间间隔长，一颗卫星每天只能对同一地区观测两 次，不能满足气象观测要要求，不能监视生命短变化快的中小尺度天气系统。相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化。2. 在卫星气象学中，三中分辨率的定义和关系?空间分辨率：卫星在某一时刻观测地球的最小面

9、积。 时间分辨率：指卫星对同一地区观测的时间间隔。温度分辨率：是指能分辨两个瞬时视场的最小温度差或反照率。 三者的关系：三者之间是互相制约的。低的空间分辨率，即较大的瞬时视场可以换取较好的 时间和温度分辨率。当仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率与仪器扫描速度有关， 仪器扫描速度慢时，观测目标物的时间长，就能得到更多的辐射能，从而具有较高的温度分 辨率。反之，若要提高卫星的观测速度，必然会牺牲温度分辨率。3. 为什么用气象卫星在红外光谱波段观测的云顶辐射值反演云顶温度时需要做误差订正? 答：因为气象卫星探测是建立在黑体辐射的理论基础之上的，即把在红外波谱段的云和地表 近似的作为黑体处理，而

10、实际上它们不是黑体由于所有实际目标物的发射率都小于1，及大 气对地表（云）辐射的吸收，因此卫星接收到的辐射推算出的温度比目标物的实际温度要小， 此外还要考虑卫星观测视场的影响，所以要做误差订正。4. 卫星云图识别云的六个判据，以及在天气分析中的意义? 答：判据：结构形式、边界形状、范围大小、暗影、纹理、色调。意义：结构形式：在卫星云图上，物象的不同明暗程度所形成的分布式样用于识别云的种 类和形成过程。范围大小：连续云区的范围，用于识别云的种类和分析不同尺度的天气系统。边界形状：连续云区的边界地形的分布式样，用以识别云的种类和分析不同类型的天气系 统。色调：只在卫星云图上物体的明暗程度用于识别云

11、的种类和地表状态分析。纹理：指在卫星云图上云顶表面或物象表面的光滑程度，用以识别云的种类和地表状况分 析。暗影：一定太阳高度角条件下，在可见光云图上高的目标物在低的目标物上的投影，用于 判断云的垂直发展状况。5. 气象卫星遥感地球大气时接受的辐射有哪些?写出红外辐射在大气中的传输方程? 答：接受的辐射有： 地表和云表发出的红外辐射地面和云面反射的太阳辐射地面和云面 反射的大气向下的红外辐射大气中吸收气体发射的红外辐射大气分子、气溶胶等对太阳 辐射的散射辐射6. 如何根据可见光和红外云图上积雨云团的大小、形状和边界来判断云团内产生冰雹天气的 可能性?答：冰雹云上风边界十分整齐光滑，下风边界出现长

12、的卷云砧。7. 静止卫星和极轨卫星的轨道特点及探测优缺点?答：静止卫星相对于地球静止，轨道倾角0，轨道高度距离地面大约36, 000km, 般每20 分钟左右即可获得一次观测资料；极轨卫星轨道高度距地面约879km，大约每12小时左右 对全球大气观测一遍。静止卫星轨道探测优缺点：优点：高度高、视野广；对同一地区连续观测；监视中小尺度天气系统；圆轨道，定位、 处理、接收方便。缺点：不能观测两极；高度高，精确度难提高。极轨卫星轨道探测优缺点：优点：轨道为圆形，轨道预告，接受和资料定位方便；可实现包括两极的全球观测；在 观测时有合适的太阳照明，有利于资料处理和使用； 仪器可以得到充分的太阳能补给。

13、缺点：对中纬度同一地点观测的时间间隔太长，不利于中小尺度天气系统的监测；相邻两 条轨道观测资料时间差达100多分钟，拼图不利。8. 简述可见光云图、红外云图、水汽图的观测原理?答： 可见光云图的观测原理：可见光通道0.52-0.68ym, 0.58-0.68ym, 0.725-1.1“大气窗区，透过率约为1,太阳辐亮 度可视为常数，所以卫星观测到的辐射与物体的反照率和太阳天顶角有关；在一定太阳天 顶角下，物体反照率越大，卫星观测到的辐射越大，卫星云图的色调就越亮，反之越暗； 在反照率相同的条件下,太阳天顶角越大,卫星观测到的辐射就越大,卫星云图的色调就越 亮，反之亦然。 红外云图的观测原理：长

14、波红外波段10.5-12.5ym；卫星观测到的辐射与躯体的温度有 关；物体温度越高，卫星观测到的辐射辐射就越大，卫星云图的色调就越暗，物体温度越 低，卫星观测到的辐射就越小，卫星云图的色调就越亮。 水汽图的观测原理：05.7-7.3ym水汽强吸收带，吸收带中心为6.7ym；大气中水汽含量 越大，对其下发出的辐射吸收就越强，到达卫星的辐射就越小；水汽图色调越白，表示水 汽越多，反之色调越黑，表示水汽越少。知识点：6、卫星资料预处理过程(1) 数据解调、数据流分离(按通道, 按数据特征)(2) 卫星资料定位数据 象素定位：每一扫描点的位置 经纬网格：图象加经纬网格 卫星资料场的各种投影变换(3)

15、卫l是资料定标数据Ri=SiCi+li 可见光Ei=SICi-li 红外式中Si、Li为定标系数，i为通道号CC是卫星观测值随是定标后反射辐射卫星遥感值臼是定标后红外辐射卫星i握感值(4) 卫星资料的格式变换(5) 卫星资料的质量控制(6) 卫星资料数据集的建立数据库的设计和结构应考虑: 全球还是区域 通道选择:分辨率,精度: 存储方式等(7) 极轨卫星三轨拼图显示7、卫星云图各通道波段设置VIS 通道：0.52-0.68,0.58-0.68 m等大气窗一可见光云图0.725 一 1.1m近红外云图IR 通道：10.5 一 12.5m 大气窗一长波红外云图3.55-3.93 m 大气窗一短波红外云图5.7 一 7.3m 水汽吸收带一水汽图图象灰阶规则：VIS：反射强辐射测量值大，用白色表示 如厚云区：反之，用黑色表示IR：温度低，辐射测量值小，用白色表示，如厚云匚 用黑色表示38、 卫星云图上各类云的识别:书 P22O227PPTP36-399、卫星云图上几类云的区别:书 P228-22910、起点云系的形成过程;结构特点:书 P239-24011、斜压叶状云系如何发展成逗点云系:书 P245-24612