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简述卫星气象的发展

发布时间:2022-02-15 08:38:02 浏览数:

摘要:本文简要介绍了卫星气象的发展历程和我国风云系列气象卫星的现状,主要内容包括:卫星气象的早期发展、风云卫星的基本情况、中国气象卫星遥感理论和方法研究回顾与展望。并且提出了我国为提高气象卫星应用水平应该做的工作。

关键词:气象卫星;红外遥感;卫星资料应用;数据共享;反演

一 卫星气象学的早期发展

自1957年第一颗人造地球卫星上天后,全球第一颗气象卫星美国TIROS——1于1960年发射成功并发回了首幅卫星云图。1966年以后,美国气象卫星开始从全球发布星上实时观测的卫星云图。在我国,大气物理所首先于1969年研制成低分辨率卫星云图接收设备(APT),随后又研制成高分辨率卫星云图接收设备(HRPT)。1978年在日本发射地球同步气象卫星(GMS)的同时,大气物理所提前准备了卫星云图接收设备,在GMS试验发布资料时,即收到了信息。由于卫星云图的重要价值,其接收设备一开始便获得了推广,随后在20世纪70年代初开始,在陶诗言等气象学家的主持下,以台风与热带风暴等以往难以获得资料的灾害性天气系统的云图分析为重点,同时发展了云图用于暴雨分析与预报、监视陆上的强对流天气等,迅速发展了卫星天气学研究与应用。以下只是早期工作的一点介绍。

从卫星云图上能直观地看到台风的螺旋云系结构以及台风眼,从GMS云图还首先看到了西太平洋上多个台风同时存在的现象。朱宗申等利用卫星云图研究台风在海上的移动,总结了云系特征与移动路径的关系。陈联寿研究了登陆后台风的云图特征。陶诗言总结了在陆地上典型四类台风路径,即继续西行,登陆后向北行,登陆后向东北行出海后变成气旋波以及登陆后向东北行出海仍维持台风,他发现各类台风在云图上都有比较清楚的特征,其结果可作为判别台风在陆地上移动的判据。李玉兰等利用卫星云图做24一48小时的台风路径预报,取得了较好成果。范蕙君和丁一汇利用卫星云图分析南海台风发生、发展的云系演变,发现南海台风的发生和发展,与西太平洋台风有不同的地方,南海台风有一种是在热带辐合区生成的,另一种与冷空气活动有关。方宗义等用气象卫星扫描辐射仪图片分析了西太平洋高空流场,用于研究热带扰动强度的变化。赵思雄从卫星云图估计在台风中的高低空流场及其与台风强度变化的关系,他从云图获得了台风中850hPa和150hPa的风场。朱宗申等还根据台风云系和四周系统的配置,以及台风本身云型的特点,确定台风在登陆时的降水分布,解决台风警报中的难题。通过不断分析和总结,现为中国气象局和中国科学院大气物理研究所卫星资料联合分析组编制了一个可供遵循的利用GMS云图资料预报台风的流7程,用于判断扰动是否发展,确定台风中心位置,估计台风强度及大风范围,预报台风移动路径,以及预报台风登陆后的暴雨情况,在业务应用中取得了较好的效果。

研究热带辐合区是卫星云图的另一个应用。研究结果揭示了热带辐合区中的云系的加强和减弱与南半球的锋面云系活动有关。它还被用来对副热带高压进行分析,帮助确定副热带高压脊线。一些在天气图上分析不出来的热带"云团"尺度的天气系统从卫星云图中可以发现。有许多云团和天气图上的系统(如台风、东风波、高空冷涡)是相联系的,但是也有一些云团在天气图上反映不出来,这些云团有时候也能引起强烈的暴雨和大风天气现象。

卫星云图还被广泛应用于其他天气系统的分析,包括温带气旋和高空切断冷涡、锋面云系、高空急流云系、西南低涡等天气系统的分析。自从20世纪80年代初以来,气象卫星云图已广泛应用于各种尺度天气学的分析与预报应用中,出现了大批应用研究成果。可以说卫星云图分析已经成为天气学研究中的基础部分和基本手段之一。

二 我国风云系列气象卫星的发展历程

1. 风云气象卫星情况。

我国气象卫星的发展开始于20世纪60年代末70年代初。发展我国自己的气象卫星的最初设想,是周恩来总理于1969年11月提出来的。当时他还指出要充分利用从外国气象卫星所获得的信息。我国的气象卫星工程由星体、运载、发射、测控、地面应用五大系统组成,在前国防科工委统一领导下工作。航天工业总公司负责星体和运载火箭的研制,其中星载主要观测仪器由中国科学院上海技术物理研究所研制,国防科工委下属有关基地负责发射和测控,中国气象局负责草拟卫星系统计划规划,提出卫星应用需求和设计指标,建设并运行地面应用系统。

风云气象卫星工程是一个复杂的系统工程。从卫星到地面应用系统全部由我国自己设计研制,均拥有自主知识产权。从1988年第一颗风云一号气象卫星发射成功到现在,我国已成功地发射了四颗风云一号、一颗风云三号极轨气象卫星,以及四颗风云二号静止气象卫星。风云一号气象卫星的多通道扫描辐射计有10个光谱通道。风云二号气象卫星搭载的多通道扫描辐射计有5个光谱通道。目前卫星和地面应用系统的工作状况都好。

由两颗静止气象卫星风云二号组成双星业务系统,对我国和周边地区的天气系统进行了有效的监视。主业务星位于1050 E,备份业务星位于86.50E。每年的9月至第二年5月的非汛期,执行"非汛期观测模式","主业务星"正点开始全圆盘图观测,"备份业务星"半点开始全圆盘图观测,每颗卫星每天获取28幅全圆盘图,两颗卫星的共同观测区域每天可以进行48次观测。每年的6月至第二年的8月汛期,执行"主汛期观测模式","主业务星"正点开始全圆盘图观测,半点开始北半球图观测,每颗卫星每天共获取28幅全圆盘图、20幅北半球图,两颗卫星在北半球的共同观测区域每天可以进行96次观测,即每15分钟获取一幅云图。每15分钟一幅原始分辨率云图组成的动画,大大提高了对中小尺度天气系统的监视能力,也有利于预报人员和公众认识天气系统。现在,广大天气预报人员在业务工作中离不开卫星云图。卫星云图己经成为中国气象局业务系统中不可或缺的重要组成部分。

风云三号是我国自主研制的新一代极轨气象卫星,实现了全球、全天候定量遥感,对大气可进行立体观测,具有全球250m分辨率地表、环境监测能力,对台风等灾害性天气进行微波探测。

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