气象卫星资料应用分析基础知识

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1、第一篇气象卫星资料应用分析基础知识第一章气象卫星轨道和卫星大气中发生的各种天气现象的尺度从数百米或几公里到上千公里，时间尺度从几分钟、小时到数天，为对空间尺度大和时间尺度变化快的大气现象进行观测，实现全球覆盖观测，满足对大气监视和天气预报的需要，气象卫星轨道主要有太阳同步卫星轨道和地球静止卫星轨道两种，下面概要地介绍。第一节太阳同步卫星轨道1、什么是太阳同步卫星轨道所谓太阳同步卫星轨道是指卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。由于这一种卫星轨道的倾角接近900，卫星近乎通过极地，所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道，有时

2、简称极地轨道。图1.1表示了近极地太阳同步卫星轨道的示意图，从图上看出，卫星几乎以同一地方时（只对轨道的升段或降段）经过世界各地。考虑到卫星轨道平面随地球绕太阳公转的同时，为保持卫星的轨道平面始终与太阳保持固定的取向，必须使卫星的轨道平面每天自西向东旋转1（相对于太阳）。图1.1太阳同步卫星轨道3、太阳同步轨道的优缺点：太阳同步卫星轨道的优点是：（1）由于太阳同步卫星轨道近于圆形，轨道的预告、资料的接收定位处理都有十分方便；（2）太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测到极地区域；（3）在观测时有合适的照明，可以到稳

3、定的太阳能，保障卫星正常工作。太阳同步卫星轨道的缺点是：（1）虽然太阳同步卫星可以获取全球资料，但是时间分辨率低，对某一地区的观测时间间隔长，一颗极地太阳同步轨道卫星每天只能对同一地区观测两次，不能满足气象观测要求，不能监视生命短、变化快的中小尺度天气系统；（2）相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化。三、地球静止卫星轨道1、什么是地球同步静止卫星轨道如果卫星的倾角等于0，赤道平面与轨道平面重合，则卫星在赤道上空运行；又若卫星的周期正好等于地球自转周期（23小时56分04秒），卫星公转方向与地球自转达方向相同

4、，这样的卫星轨道称地球同步轨道。若在地面看，这种轨道上的卫星好象静止在天空某一地方，不动似的，所以又把它称做地球静止卫星轨道。这样轨道上的卫星称做静止卫星。2、静止卫星的轨道参数对于理想的静止卫星轨道，它的轨道参数为1）卫星的轨道倾角为0，这时卫星的轨道平面与赤道平面重合，卫星的运行方向与地球自转方向一致；2）卫星轨道偏心率等于0，这表示卫星轨道必须是圆形的；3）卫星的周期为23小时56分04秒，它正好等于地球自转周期。6、静止卫星的优缺点静止卫星作为一个气象观测平台有许多优点：1）由于静止卫星的高度高，视野广阔，一个静

5、止卫星可以对南北70S~70N，东西140个经度，约占地球表面积1亿7千万平方公里进行观测；2）静止卫星可以对某一固定区域进行连续观测，可以以半小时或1小时提供一张全景圆面图。在特殊需要时，可每隔3~5分钟对某个小区域进行一次观测；3）静止卫星可以监视天气云系的连续变化，特别是生命短、变化快的中小尺度灾害性天气系统。静止卫星的不足之处是不能观测南北极区，同时对卫星观测仪器的要求高。四、全球卫星观测体系静止卫星能对中低纬度广大固定地区实行连续观测，但是观测不到极区和固定地区的以外的地区；极地太阳同步轨道卫星能实现全球观测，

6、但一颗极地太阳同步卫星对中低纬度地区每天只能对白天和夜间各观测一次，不能对中低纬度地区的天气连续监视观测，但其能以高的时间分辨率观测极区。为了将图1.2地球卫星观测体系若干颗静止气象卫星与几颗极地太阳同步气象卫星组合在一起，发挥各自的优势，克服其短处，形成一个全球卫星观测体系，实行对全球天气的监视。如图1.2所示，在静止卫星轨道上放置多颗卫星，具体位置分别为：0、630E（METEOSAT-欧洲空间局）、830E（INSAT-印）、1050E（FY-2中）、1400E（MTSAT-日）、1350W（GOES-美）、750

7、W（GOES-美）；极地太阳同步卫星有两颗，其一个在上午通过，另一个在下午通过各地，这样可以每间隔半小时获取全球资料，为有效覆盖全球，各卫星观测区彼此有一定重迭。另有数颗专用气象卫星，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。中国发射了FY-2静止气卫星，定点于1050E，这对于观测青藏高原和西太平洋台风有重要作用；印度发射了INSAT静止气象卫星，定点于830E，对于观测印度洋热带风暴发挥重要作用；同时，这对气象卫星完成全球天气的监视和气候变化的研究有重要意义。全球气象卫星观测体系的建立，标

8、志着大气探测进入了一个以卫星观测为主体的全球观测体系新时代，大气科学的发展必将有一个新的飞跃。第二节国内外卫星介绍一、风云1号系列卫星于1988年9月7日，由长征4号火箭成功地将风云1号气象卫星送入太空，从此我国拥有了自已的气象卫星。风云1号气象卫星是中国第一代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