船载气象卫星接收系统在极地航海保障中的应用.pdf

《船载气象卫星接收系统在极地航海保障中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第l期刘玉新等：船载气象卫星接收系统在极地航海保障中的应用船载气象卫星接收系统在极地航海保障中的应用刘玉新1，(1．国家海洋技术中心天津市300112：崔晓健22．国家海洋信息中心天津市300171)摘要同顾我国极地船载气象卫星接收系统的发展历史，从躲避气旋和灾害性天气、冰区导航、指导大洋作业3个方面举例说明了高分辨卫星接收系统在极地航海气象保障中所起的重要作用，对我国极地船载气象卫星接收系统的发展前景进行了讨论分析。关键词船载气象卫星极地航海自1960年4月1日美国发射第一颗气象卫星以来，气象卫星遥感事业得到了突飞猛进的发展⋯。气象卫星可在地球上空对各种天气系统(如热带风暴、气旋等)的

2、气象要素进行连续不间断的观测，由极轨卫星和静止卫星组成的地球大气监测系统获得全球各地的观测资料。极区常规气象观测资料的极端匮乏是制约极地航海气象保障业务的重要难题，而气象卫星云图资料恰能填补这一缺陷，其资料实时性强，覆盖范围广，可监测很大范围内天气系统的发生、发展和变化，是极地考察航线气象保障的主要资料来源之一。自1984年首次南极科学考察以来，我国先后开展了25次南极科学考察和3次北极科学考察。20多年来，我国航海气象保障能力已从中纬度海域显著扩展到极地高纬80。海域，同时创造了我国24年极地航海零伤亡的记录。如此的海洋气象保障效果，在世界航海史上也是绝无仅有的。船载气象卫星接收系统在

3、其中起到了重要作用。1我国极地船载气象卫星接收系统的历史和现状最早的极地科学考察船卫星接收设备比较落后，使用的是可见光和红外黑白卫星云图接收系统，该系统工作程序复杂，分辨率低，且需要人工冲洗接收的云图照片，很不方便。图1是一张收稿日期：2010年l1月9日冲洗的可见光云图照片，这种低分辨卫星云图云系与极冰均呈白色，很难区分云和冰的分布情况，因此无法准确辨别极区冰情。这给极区气象和海冰预报带来了很大困难，只能利用人员晾望和直升机侦察的方式进行小范围海冰监测。但由于极区浮冰变化无常，小范围的海冰监测不能从根本上消除浮冰和冰山对考察船构成的威胁“。。图1早期接收的黑自卫星云图照片20世纪90年

4、代初，我国的极地考察船安装了美国“奥而登”卫星接收系统，该系统自动化程度较高，使用热敏纸自动打印图片，减少了气象人员的工作量，增加了接收卫星云图的次数，基本解决了卫星气象资料不足的问题。但因为接收的是低分辨黑白云图，无法对极地浮冰、冰山的分布和运动进行有效的监测(图2)。海洋信息2011年图2使用热敏纸自动打印的卫星云图照片1997年，国家海洋环境预报中心、北京川页电气公司，航天工业总公司二院联合研制了适用于我国极地科学考察的船载高分辨卫星接收系统。该系统能在高温、高湿和低温的天气环境下正常工作，能适应12级以上大风，以及船舶在大风浪中的剧烈摇摆及破冰造成的强震动等恶劣工作环境。这系统具

5、有接收极轨高分辨卫星云图和静止低分辨卫星云图的双套接收和图象处理系统。在中低纬度地区用静止卫星云图观测大范围天气情况，能及时发现热带风暴等灾害天气系统。在极区静止卫星云图失真的情况下，接收极轨卫星云图，从而能够为船舶航行安全提供更多更新的气象资料。国家海洋环境预报中心为该系统开发的配套软件，使操作人员能够在云图上显示任意点的经纬度，标出任意目标物，解决了在海洋中航行找不到目标物的困惑”“。，特别是它所提供的大范围极区高分辨率(1km)彩色卫星云(图3)，可以清晰地分辨海冰和云的分布及运动情况‘5

6、。图3首次北极科学考察接收的高分辨卫星云图照片2003年，从中国第二次北极科学考察开始引进了

7、美国Seaspace公司高分辨气象卫星遥感接收系统，用于气象卫星遥感数据接收”。。该系统包括3部分，卫星实时接收处理及后加工处理系统Terascan、气象决策支持系统wDS—II、原始数据实时备份海量数据存储系统。接收天线安装于顶甲板中心，接收及处理部分装置于室内，跟踪部分采用船舶GPS接入信号确定航向，进而确定跟踪精度，气象决策系统采用船载海事卫星e—mai1系统获取涌浪预报。在航速一定的情况下，接收系统可以根据制作的卫星时刻表自动连续接收卫星信号，但在停船作业等GPS无法正确获取船首向的情况下，可采用手动跟踪，接收卫星气象云图。卫星遥感数据接收后进行实时处理并根据需要做相应的后处理，

8、主要根据对天气系统跟踪或浮冰区导航及作业浮冰追踪的不同需求，以不同的数据通道进行遥感图像的分析，满足航行气象保证、冰区导航、后期研究的不同需要。输出卫星云图图像主要由可见光及红外通道合成得到。图4为中国第二次北极科学考察所收取的一次北极强气旋卫星云图，气旋云系结构非常清晰。图42003年9月9日北极地区强气旋系统卫星云图2高分辨卫星云图的实际应用早期船载系统所接收的低分辨卫星云图，很难对极区的浮冰、冰山变化情况进行有效监测，这无疑降