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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。 : A6 L$ N' l- [2 b
图1 部分各国气象卫星极轨气象卫星与同步气象卫星: i% G# c \7 T& ~. @+ s
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。
# n4 d( d. y: \2 @' m4 S/ H 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。
W2 p" D: H( Z 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。
& u" d0 E5 A, A4 @, q$ Q1 G 泰罗斯一号
/ ]) M$ s m+ w 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。 * X2 D' ^0 y( S* D3 ?7 Z( X/ y
NOAA卫星
8 x5 g% |3 n7 V7 U0 I4 p" w 图3NOAA-1NOAA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。 % m* S8 X J! V( Z" N3 S7 Q
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。
+ R2 n" e z- B6 i 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
9 v& {" G0 C' J2 ` 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。 ( A% C! `3 }, P2 M/ g
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°。
5 U, ^' V2 u' p! v+ ^+ U GOES-R1 Y7 i- S4 c7 {& f$ i
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”。
9 h; y! \. y* ~ 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。
8 I( p4 x, V' ~1 s& N 还有好多星星......
6 s0 ~5 g) c, s9 T 作者:刘鑫
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