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氣象衞星(meteorological satellite):從太空對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衞星。衞星氣象觀測系統的空間部分。衞星所載各種氣象遙感器,接收和測量地球及其大氣層的可見光、紅外和微波輻射,並將其轉換成電信號傳送給地面站。地面站將衞星傳來的電信號復原,繪製成各種雲層、地表和海面圖片,再經進一步處理和計算,得出各種氣象資料。氣象衞星按軌道的不同分為太陽軌道(極軌道)氣象衞星和地球靜止軌道氣象衞星;按是否用於軍事目的分為軍用氣象衞星和民用氣象衞星。氣象衞星觀測範圍廣,觀測次數多,觀測時效快,觀測數據質量高,不受自然條件和地域條件限制,它所提供的氣象信息已廣泛應用於日常氣象業務、環境監測、防災減災、大氣科學、海洋學和水文學的研究。氣象衞星也是世界上應用最廣的衞星之一,美國、前蘇聯/俄羅斯、法國和中國等眾多國家都發射了氣象衞星。
1958年美國發射的人造衞星開始攜帶氣象儀器, 1960年4月1日,美國首先發射了第一顆人造試驗氣象衞星,截止到1990年底,在30年的時間內,全世界共發射了116顆氣象衞星,已經形成了一個全球性的氣象衞星網,消滅了全球4/5地方的氣象觀測空白區,使人們能準確地獲得連續的、全球範圍內的大氣運動規律,做出精確的氣象預報,大大減少災害性損失。據不完全統計,如果對自然災害能有3—5天的預報,就可以減少農業方面的`30%~50%的損失,僅農、牧、漁業就可年獲益1.7億美元。例如,自1982年至1983年,在中國登陸的33次颱風無一漏報。1986年在廣東 汕頭附近登陸的8607號颱風,由於預報及時準確,減少損失達10多億元。
1960年4月1日,美國發射了世界上第一顆試驗性氣象衞星“泰羅斯”1 號。這顆試驗氣象衞星呈18面柱體,高48釐米,直徑107釐米。星上裝有電視攝像機、遙控磁帶記錄器及照片資料傳輸裝置。它在700千米高的近圓軌道上繞地球運轉1135圈,共拍攝雲圖和地勢照片22952張,有用率達60%。具有當時最優秀的技術性能。美國從1960年至1965年間,共發射了10顆 “泰羅斯”氣象衞星,其中只有最後兩顆才是太陽同步軌道衞星。1966年2月3日,美國研製併發射了第一顆實用氣象衞星“艾薩”1號,它是美國第二代太陽同步軌道氣象衞星,軌道高度約1400千米,雲圖的星下點分辨率為4000米。從1966年至1969年間,共發射了9顆,獲得了大量氣象資料。它的發射成功開闢了世界氣象衞星研製的新領域,大大減少了由於氣象原因造成的各種損失。
中國的氣象衞星
中國1988年9月7日發射了第一顆氣象衞星—“風雲一號”太陽同步軌道氣象衞星。衞星雲圖的清晰度可與美國“諾阿”衞星雲圖媲美,但由於星上元器件發生故障,它只工作了39天。後成功發射了四顆極軌氣象衞星(風雲號)和三顆靜止氣象衞星(風雲二號),經歷了從極軌衞星到靜止衞星,從試驗衞星到業務衞星的發展過程。
同時還建立了以接收風雲衞星為主、兼收國外環境衞星的衞星地面接收和應用系統,在氣象減災防災、國民經濟和國防建設中發揮了顯著作用。
目前,我國的極軌氣象衞星和靜止氣象衞星已經進入業務化,在軌運行的衞星分別是風雲一號D星(2002年發射)和風雲二號C星(2004年發射)。我國是世界上少數幾個同時擁有極軌和靜止氣象衞星的國家之一,是世界氣象組織對地觀測衞星業務監測網的重要成員。
氣象衞星分類
氣象衞星實質上是一個高懸在太空的自動化高級氣象站,是空間、遙感、計算機、通信和控制等高技術相結合的產物。由於軌道的不同,可分為兩大類,即:太陽同步極地軌道氣象衞星和地球同步氣象衞星。前者由於衞星是逆地球自轉方向與太陽同步,稱太陽同步軌道氣象衞星;後者是與地球保持同步運行,相對地球是不動的,稱作靜止軌道氣象衞星,又稱地球同步軌道氣象衞星。在氣象預測過程中非常重要的衞星雲圖的拍攝也有兩種形式:一種是藉助於地球上物體對太陽光的反向程度而拍攝的可見光雲圖,只限於白天工作;另一種是藉助地球表面物體温度和大氣層温度輻射的程度,形成紅外雲圖,可以全天候工作。氣象衞星具有: 1 軌道(低和高軌兩種)2 短週期重複觀測 3 成像面積大,有利於獲得宏觀同步信息,減少數據處理容量4 資料來源連續實時性強成本低,等特點。
氣象衞星主要有極軌氣象衞星和同步氣象衞星兩大類。①極軌氣象衞星。飛行高度約為600~1500千米,衞星的軌道平面和太陽始終保持相對固定的交角,這樣的衞星每天在固定時間內經過同一地區2次,因而每隔12小時就可獲得一份全球的氣象資料。②同步氣象衞星。運行高度約35800千米,其軌道平面與地球的赤道平面相重合。從地球上看,衞星靜止在赤道某個經度的上空。一顆同步衞星的觀測範圍為100個經度跨距,從南緯50°到北緯50°,100個緯度跨距,因而5顆這樣的衞星就可形成覆蓋全球中、低緯度地區的觀測網。
氣象衞星觀測內容
氣象衞星主要觀測內容包括;
1、衞星雲圖的拍攝。
2、雲頂温度、雲頂狀況、雲量和雲內凝結物相位的觀測。
3、陸地表面狀況的觀測,如冰雪和風沙,以及海洋表面狀況的觀測,如海洋表面温度、海冰和洋流等。
4、大氣中水汽總量、濕度分佈、降水區和降水量的分佈。
5、大氣中臭氧的含量及其分佈。
6、太陽的入射輻射、地氣體系對太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射。
7、空間環境狀況的監測,如太陽發射的質子、α粒子和電子的通量密度。這些觀測內容有助於我們監測天氣系統的移動和演變;為研究氣候變遷提供了大量的基礎資料;為空間飛行提供了大量的環境監測結果。
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