卫星气象和雷达气象.pdf

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1、第一部分卫星气象学讲座§.1概述一、卫星遥感的意义和内容二十世纪五十年代后期，空间技术迅速发展，出现了人造卫星。人造卫星是进行现代科学研究的重要工具，目前人造成卫星已广泛应用于天文、气象、地质地理、海洋、农业、军事和通讯等各个领域。1960年4月1日，美国成功发射了第一颗气象试验卫星TIROS-1（泰罗斯-1），开创了人造卫星应用于气象探测的新纪元。至今全世界有许多国家发射了自已的气象卫星，1、什么是气象卫星和卫星气象在卫星上携带有各种气象观测仪器，测量诸如大气温度、湿度、风、云等气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称做气象卫星。气象卫星的出现极大地促进了大气科学的

2、发展，在探测理论和技术、灾害性天气监测、天气分析预报等方面发挥了重要作用。从而促进了一门新的学科卫星气象学的形成。卫星气象学是指如何利用气象卫星探测各种气象要素，并将卫星探测到的资料如何应用于大气科学的一门学科。它是与气象卫星是完全不同的慨念。气象卫星的类型：（1）极地太阳同步轨道卫星卫星的轨道平面与太阳始终保持固定取向，可以使卫星几乎以同一地方时观测世界各地，实现对全球覆盖观测。对南北两极进行观测。极地上空的臭氧洞就是由极地太阳同步卫星发现的。图1太阳同步卫星轨道1图2风云一号极地太阳同步卫星（FY-1）（2）静止气象卫星或地球同步气象卫星卫星在赤道上空，以周期24小时自西向东环

3、绕地球运动，由于它的周期与地球自转周期相同，它相对于地球是静止的，因此又称地球同步气象卫星。它可以连续对地球进行观测。现在卫星可以每隔15分钟提供一张卫星云图。每天可以有数百张云图提供给气象工作者进行分析研究，预报每日天气、气候变化，监视灾害性天气。图3风云二号静止卫星（FY-2）2、什么是气象卫星遥感所谓遥感是指在一定距离之外，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物体（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。收集电磁辐射信息的装置（如扫描辐射仪、相机等观测仪器）称做传感器；装载传感器的设备（如2卫星、飞机、火箭等）称运载工具。利

4、用卫星这一个运载工具进行遥感探测称做卫星遥感。而利用气象卫星对大气进行遥感探测称做气象卫星遥感。卫星遥感探测技术包括以下三个重要组成部分：（1）遥感信息的获取方法的研究，主要是研究在各个电磁波段的各类传感器的特性；（2）各类目标物的光谱特性和遥感信息传输规律的研究；（3）遥感数据的处理和分析判读技术的研究。3、卫星气象学的主要内容卫星气象主要研究六十公里以下大气中各气象要素的获取和应用，它的主要内容有：（1）研究大气目标物（各类吸收气体）、云和地表等的辐射光谱特性及电磁辐射在大气中传输规律。（2）寻找从卫星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。包括测量各种气象要素和推

5、断目标物特性的最佳光谱段选取的研究，能满足气象观测要求的遥感仪器的最佳设计的研究，以及气象卫星资料反演方法的研究等；（3）气象卫星资料的接收、处理和分发、数据管理和存贮、质量控制；（4）气象卫星资料直接在天气预报、大气科学研究中的应用。以及在其它有关领域中的使用。二、遥感分类遥感技术已经应用于各个学科领域，采用的方式和电磁波谱谱段也各不相同，为此遥感的分类方法也很多，目前主要有以下几种：1、按探测器选用的电磁波谱段划分：可以分成紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感等；2、按工作方式可以分为主动遥感和被动遥感：主动遥感是指仪器接收由本身发射然后经被测物体反射回来的电磁辐射，再根据

6、仪器接收到的反射电磁辐射特征来识别和推断目标物的特性。采用这种方式的仪器必须具备有发射电磁辐射的发射装置和接收装置，所以整个设备的体积大、重量重、消耗功率大，一般为地面遥感采用，如测雨雷达。由于这种遥感方式需要有人工电磁辐射源，故又称有(人工)源遥感。被动遥感是测量目标物自射发射的电磁辐射或反射自然源（如太阳辐射）发射的电磁辐射来推测目标物特性，这种遥感方式只需要能感应电磁辐射的接收系统。所以它的优点是仪器的重量轻、体积小和耗能少，这种方式又称自然源遥感，所以卫星探测大都采用被动遥感方式。红外遥感和微波遥感等。随卫星探测技术进一步发展，在探测某一目标物时采用几个波段同时进行观测，这

7、种遥感探测称为多光谱遥感。3、按探测对象分:可以有大气遥感、海洋遥感、农业遥感和地质地理遥感等。对于大气遥感，根据测量的气象要素又可以分成温度遥感、大气成分遥感和风的遥感等。4、按探测的信息形式分：有图象方式和非图象方式，图象方式把测量到的辐射转换成以黑白（或彩色）色调表示成图象；非图象方式则把测量到的辐射以数据或图表来表示。3§2.气象卫星遥感探测的特点气象卫星从空间观测地球大气系统，作为新型的气象探测平台，经多年来的实践发现它与地面观测和其它观测相比较，有许多优点