气象卫星

明天天气怎么样？这是人们经常要问的一个问题。可是用地面气象台、气球、飞机乃至火箭等去观察天气却有很大局限性,而且地球上有80%的地区无法用上述工具去观测，于是气象卫星便大显身手。

气象卫星是对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星，具有范围大、及时迅速、连续完整的特点，并能把云图等气象信息发给地面用户。

气象卫星的本领来自于它携带的气象遥感器。这种遥感器能够接收和测量地球及其大气的可见光、红外与微波辐射，并将它们转换成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可以发现天气变化的趋势。

气象卫星的轨道大致有两种，一种是太阳同步轨道，一种是地球静止轨道。按照前一种轨道运行，卫星每天对地球表面巡视两遍，其优点是可以获得全球气象资料，缺点是对某一地区每天只能观测两次。 若运行于地球静止轨道，则可以对地球近1/5的地区连续进行气象观测，实时将资料送回地面，用四颗卫星均匀地布置在赤道上空，就能对全球中、低纬度地区气象状况进行连续监测；它的缺点是对纬度大于55度地区的气象观测能力差。这两种卫星如果同时在天上工作，就可以优势互补。

到目前为止，美国、苏联、日本、欧空局、中国、印度等共发射了100多颗气象卫星。

世界上第一颗气象卫星是美国发射的“泰罗斯”卫星，它为美国提供了大量气象资料。但它的云图分辨率不高，随发随收的功能还不理想，只能作为试验型卫星。第三代太阳同步轨道卫星——“泰罗斯N/诺阿”号则有较佳表现，卫星上携带着高分辨率扫描辐射计和垂直探测器。它拍摄的云图可以及时传输给地面，也可以把一地的云图贮存在磁带里，在卫星飞经另一地地面接收站时传给地面。它每天可输出全球范围内的 16000多个地点的大气探测资料，二至四万个点的海面温度测量值。每天全球有一百多个地面接收站在接收这类的卫星云图。

前苏联的气象卫星命名为“流星”号，分Ⅰ、Ⅱ号两个系列。“流星Ⅱ号”卫星为太阳同步轨道卫星，每天两次探测全球有关云层分布、雪和冰层覆盖、地面温度、云顶高度等数据，并将数据传给本国及其他国家的60多个自动图象接收站，业务十分繁忙。

中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星。卫星云图的清晰度可与美国“诺阿”卫星云图媲美，但由于星上元器件发生故障，它只工作了39天。目前，性能更先进的“风云二号”地球静止轨道气象卫星已经投入应用，并为国民经济建设发挥了巨大作用。

气象卫星（meteorological satellite）是对大气层进行气象观测的人造卫星。具有范围大、及时迅速、连续完整的特点，并能把云图等气象信息发给地面用户。

1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器， 1960年4月1日，美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星，截止到1990年底，在30年的时间内，全世界共发射了116颗气象卫星，已经形成了一个全球性的气象卫星网，消灭了全球4/5地方的气象观测空白区，使人们能准确地获得连续的、全球范围内的大气运动规律，做出精确的气象预报，大大减少灾害性损失。据不完全统计，如果对自然灾害能有3—5天的预报，就可以减少农业方面的30%~50%的损失，仅农、牧、渔业就可年获益1.7亿美元。例如，自1982年至1983年，在中国登陆的33次台风无一漏报。1986年在广东 汕头附近登陆的8607号台风，由于预报及时准确，减少损失达10多亿元。

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。1966年2月3日，美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号，它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星，轨道高度约1400千米，云图的星下点分辨率为4000米。从1966年至1969年间，共发射了9颗，获得了大量气象资料。它的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域，大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星。卫星云图的清晰度可与美国“诺阿”卫星云图媲美，但由于星上元器件发生故障，它只工作了39天。后成功发射了四颗极轨气象卫星（风云号）和三颗静止气象卫星（风云二号），经历了从极轨卫星到静止卫星，从试验卫星到业务卫星的发展过程。

同时还建立了以接收风云卫星为主、兼收国外环境卫星的卫星地面接收和应用系统，在气象减灾防灾、国民经济和国防建设中发挥了显著作用。

气象卫星(26)目前，我国的极轨气象卫星和静止气象卫星已经进入业务化，在轨运行的卫星分别是风云一号D星（2002年发射）和风云二号C星（2004年发射）。我国是世界上少数几个同时拥有极轨和静止气象卫星的国家之一，是世界气象组织对地观测卫星业务监测网的重要成员。 ^[1]

气象卫星实质上是一个高悬在太空的自动化高级气象站，是空间、遥感、计算机、通信和控制等高技术相结合的产物。由于轨道的不同，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。在气象预测过程中非常重要的卫星云图的拍摄也有两种形式：一种是借助于地球上物体对太阳光的反向程度而拍摄的可见光云图，只限于白天工作；另一种是借助地球表面物体温度和大气层温度辐射的程度，形成红外云图，可以全天候工作。气象卫星具有： 1 轨道（低和高轨两种）2 短周期重复观测 3 成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量4 资料来源连续实时性强成本低，等特点。

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、低纬度地区的观测网。

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、α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。