气象卫星

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1961年的TIROS卫星

气象卫星英语:meteorological satellite),人造卫星的一种,其主要作用是观察和监视地球气象气候。气象卫星不只可以观察的系统,城市灯光、火灾、大气和水污染极光、沙暴、冰雪覆盖率、海流能源浪费等都是气象卫星可以收集到的信息。

概述

气象卫星携带各种大气遥感探测仪器,从空间对大气层进行气象观测的人造卫星。1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器,1960年美国发射了第一颗专用的气象实验卫星,1988年以后中国发射了两颗风云气象卫星。世界上已发射了100多颗气象卫星。

气象卫星主要有极轨气象卫星和同步气象卫星两大类。①极轨气象卫星。飞行高度约为600~1500千米,卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的交角,这样的卫星每天在固定时间内经过同一地区2次,因而每隔12小时就可获得一份全球的气象资料。②同步气象卫星。运行高度约35800千米,其轨道平面与地球的赤道平面相重合。从地球上看,卫星静止在赤道某个经度的上空。一颗同步卫星的观测范围为100个经度跨距,从南纬50°到北纬50°,100个纬度跨距,因而5颗这样的卫星就可形成覆盖全球中、低纬地区的观测网。

气象卫星主要观测内容包括:①卫星云图的拍摄。②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测。③陆地表面状况的观测,如冰雪和风沙,以及海洋表面状况的观测,如海洋表面温度、海冰和洋流等。④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。⑤大气中臭氧的含量及其分布。⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射。⑦空间环境状况的监测,如太阳发射的质子、a 粒子和电子的通量密度。这些观测内容有助于我们监测天气系统的移动和演变;为研究气候变迁提供了大量的基础资料;为空间飞行提供了大量的环境监测结果。

历史

世界上第一颗气象卫星是1959年2月17日发射的先锋2号卫星,它本来是打算被用来观察云的,但它的自转轴不稳定,因此它的数据无法被利用。

世界上第一颗成功的气象卫星是美国国家航空航天局1960年4月1日发射的TIROS 1号卫星,TIROS一共运行了78天,它的成功为以后的气象卫星铺平了道路。

类型

向日葵8号(Himawari 8)卫星首张全彩合成PNG云图

气象卫星大致可以分两类:同步卫星和极轨卫星。

同步卫星

同步气象卫星在距赤道海平面35,786公里高之地球静止轨道处环绕地球。它的轨道可以使它环绕地球的公转周期与地球的自转周期相等,因此它可以不断地向地面输送地球表面一个地区的可见光和红外线图片。一般新闻报道使用的图片都是同步卫星的图片。

目前正在运行的同步气象卫星有中国的FY-2HFY-4A,美国的GOES-16GOES-17,日本的Himawari-8,欧盟的Meteosat 8Meteosat 11

主要静止轨道气象卫星
代号 所属组织 定点位置 分辨率(km)
FY-4A CMA 104.7°E 0.5-4
GOES 16 NOAA 75.2°W 0.5-2
GOES 17 NOAA 137.2°W 0.5-2
Himawari 8 JMA 140.7°E 0.5-2
Meteosat 8 EUMETSAT 42.0°E 1-3
Meteosat 11 EUMETSAT 0.0° 1-3

俄罗斯的同步气象卫星位于莫斯科南部的赤道上,称为GOMS

印度也有用于观测气象的同步卫星。

极轨卫星

极轨卫星在离地面720至800公里的轨道上运行,它们的轨道通过地球的北极,而且它们的轨道是与太阳同步的,也就是说,它们每天两次飞越地球表面上的一个点,而且总是在同一个钟点。美国、中国、印度和俄罗斯拥有极轨气象卫星。

气象卫星的图象对于外行者来说也是很容易理解的,云、云的系统、暖锋台风湖泊森林山脉、冰雪、火灾、烟雾、油迹等污染现象都一目了然。假如把一系列的照片连到一起看云的变化和发展,那么连都可以看到。

有经验的专业人员可以分析气象卫星的红外线图象,通过它他们可以确定云的高度和类型、计算地面和水面的温度,他们可以确定海面的污染、潮汐和海流。对航海业来说,海流的信息是非常重要的,因为他们依此可以制订省油的航线。渔民农民希望知道地面或海面的温度,来保护他们的作物受冻或提高他们的捕获量。连厄尔尼诺现象都可以被转化成图象。红外线图片测量地面的温度,可以用来预报火灾发生的可能性。一般这些红外线图象是灰色的,但通过计算机处理它们可以变成多色的,来提高它们的对比度。

观察山上的冰雪情况可以提供年内河流供水的情报,为防汛和灌溉提供宝贵的预报。除此之外海面上冰山的情况对航海业来说也是非常重要的。对海流的观察还可以提供对泄露油毯的发展的预报。

气象卫星对沙暴的观察对人类对这个现象的理解和预报起了非常重要的作用。比如每年春天中国的沙暴可以一直跨越太平洋到达美国。在非洲每年夏季大量撒哈拉沙漠的沙暴被刮进大西洋,有时可以到达南美洲

世界上目前分辨率最高的气象卫星是美国国防部的气象卫星DMSP。它的飞行高度是720公里。它可以分辨出地面上油车大小的物体。而且它可以在夜里拍可见光的照片,它利用的是月光来照明。它拍的城市灯光、火山爆发、大火、闪电、流星油田和极光的照片是非常动人的。这些图片可以用来计算一个地区使用能源的量。天文学家用它们来确定一个观察点的光污染程度。

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