海洋气象卫星 -各大海域卫星气象数据图

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气象卫星，即从太空对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星。卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射，以及卫星导航系统反射的电磁波。并将其转换成电信号传送给地面站。地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、风速风向、地表和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料。气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时效快，观测数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，它所提供的气象信息广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学的研究。

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图1 部分各国气象卫星

极轨气象卫星与同步气象卫星

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由于轨道的不同，气象卫星可分为两大类，即：太阳同步极地轨道气象卫星和地球同步气象卫星。前者由于卫星是逆地球自转方向与太阳同步，称太阳同步轨道气象卫星；后者是与地球保持同步运行，相对地球是不动的，称作静止轨道气象卫星，又称地球同步轨道气象卫星。

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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。

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、低纬度地区的观测网。

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泰罗斯一号

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图2泰罗斯一号

1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗试验性气象卫星“泰罗斯”1号。这颗试验气象卫星呈18面柱体，高48厘米，直径107厘米。星上装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈，共拍摄云图和地势照片22952张，有用率达60%。具有当时最优秀的技术性能。美国从1960年至1965年间，共发射了10颗“泰罗斯”气象卫星，其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。

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NOAA卫星

图3NOAA-1

NOAA卫星是美国国家海洋大气局的第三代实用气象观测卫星，第一代称为“泰罗斯”（TIROS)系列（1960-1965年），第二代称为“艾托斯”（ITOS)/NOAA系列（1970-1976年），其后运行的第三代称为TIROS--N/NOAA系列。

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NOAA是太阳同步极轨卫星，采用双星运行，同一地区每天可有四次过境机会。第五代（NOAA-15—19）传感器采用改进型甚高分辨率辐射仪（AVHRR/3），和先进TIROS业务垂直探测器（ATOVS），包括高分辨率红外辐射探测仪（HIRS-3）、先进的微波探测装置A型（AMSU-A）和先进的微波探测装置B型（AMSU-B）。其中AVHRR/3传感器包括5个波段，可见光红色波段、近红外波段、中红外波段和两个热红外波段，参数如下表。

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表1AVHRR/3波段信息

通道序号波长范围（µm）主要用途10.58~0.68白天图像、植被、冰雪、气候…20.725~1.00白天图像、植被、水/路边界、农业估产、土地利用调查…3a*1.58~1.64白天图像、土壤湿度、云雪判识、干旱监测、云相区分…3b*3.55~3.93下垫面高温点、夜间云图、森林火灾、火山活动410.30~11.30昼夜图像、海表和地表温度、土壤湿度511.50~12.50昼夜图像、海表和地表温度、土壤湿度

GOES卫星

图4 GOES卫星

GOES卫星是美国国家海洋和大气管理局（NOAA）与美国国家航空航天局（NASA）共同发展的民用静止轨道气象系列卫星。这个卫星系列的第一颗卫星GOES-1在1975年10月16日发射，到1982年发射了6颗。此系列计划应用到1985年。GOES系列卫星是世界气象组织从1978年开始的全球大气研究计划第一期全球试验的重要气象观测工具。

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GOES卫星系统由部署在地球静止轨道的2颗卫星组成，分别为西经75°和西经135°，前者主要观测美洲和大西洋大部，后者主要观测北美和太平洋地区；两个轨位卫星联合可以观测从西经20°至东经165°的大部地区。另外，在轨备份卫星部署在西经105°。

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GOES-R

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图5GOES-R卫星

美国国家航空航天局（NASA）官网消息，当地时间2016年11月19日18：42分，在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地，NASA利用“宇宙神-5”号火箭，成功将新一代静止环境观测卫星-R（GOES-R）送入太空。为了获取所有高质量的气象信息，GOES-R将于两周内进入距离地面约3.58万公里的地球同步轨道。一旦成功入轨，它将被重新命名为“GOES-16”。

在距离地球35800公里（约为地球到月球距离的1/10）的最佳位置上，地球同步运行环境卫星-R系列（GOES-R）将拍摄席卷美国的天气和大气现象的图像。GOES-R能够每隔30秒钟拍摄一张图像，远远快于当前GOES气象卫星几分钟的拍摄时间间隔。这种快速的拍摄功能使得该气象卫星能够追踪雷暴、飓风以及其他猛烈风暴的发展变化。与现有在轨气象卫星相比，GOES-R的空间分辨率提高了4倍；扫描速度提高了5倍。该卫星每隔15分钟生成西半球的完整图像；每5分钟生成美国大陆的完整图像；特定风暴区的信息每30秒更新一次。

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作者：刘鑫

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