《衛(wèi)星氣象學(xué)》第1章-緒論

1、衛(wèi)星氣象學(xué)電子版（第一版）學(xué)時(shí)安排：授課36學(xué)時(shí)成績(jī)考核：期末考試（70%） 平時(shí)成績(jī)（30%）考勤(15%)作業(yè)(15%)參考教材陳渭民編著，衛(wèi)星氣象學(xué)，氣象出版社。許建民等譯. 氣象衛(wèi)星-系統(tǒng)、資料及其在環(huán)境中的應(yīng)用，氣象出版社，1994。 R.R.Kelkar,Satellite Meteorology, BS Publications, India, 2007.Vernon F.Dvorak, Frank Smigielski 著，衛(wèi)星觀測(cè)的熱帶云和云系，氣象出版社。錢(qián) 博，衛(wèi)星氣象學(xué)，南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院大氣探測(cè)系課程內(nèi)容第一章 緒論第二章 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律和氣象衛(wèi)星軌道第三章

2、衛(wèi)星遙感大氣的基本原理第四章 國(guó)外氣象衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)第五章 我國(guó)目前及未來(lái)氣象衛(wèi)星系統(tǒng)第六章 衛(wèi)星圖像分析基礎(chǔ)第七章 衛(wèi)星資料定量估算氣象參數(shù)第一章 緒論衛(wèi)星遙感的意義和內(nèi)容氣象衛(wèi)星遙感探測(cè)的特點(diǎn)衛(wèi)星資料的應(yīng)用 章節(jié)內(nèi)容二十世紀(jì)50年代，科學(xué)技術(shù)的兩大突出進(jìn)展： 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，大大地加快了科學(xué)進(jìn)程。 空間科學(xué)技術(shù)，出現(xiàn)了人造衛(wèi)星，人類(lèi)向宇宙空間進(jìn)軍，并廣泛應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)、海洋、農(nóng)業(yè)、軍事和通信等領(lǐng)域。氣象衛(wèi)星遙感的意義和內(nèi)容 氣象衛(wèi)星: 人造星體，在宇宙空間、確定的軌道上飛行，攜帶著各種氣象探測(cè)儀器，以對(duì)地球及其大氣和海洋進(jìn)行氣象觀測(cè)為目的，測(cè)量諸如溫度、濕度、風(fēng)、云、輻射等氣象要

3、素和降雨、冰雹、臺(tái)風(fēng)、雷電等天氣現(xiàn)象。 衛(wèi)星氣象學(xué)：如何利用氣象衛(wèi)星探測(cè)各種氣象要素，并將探測(cè)資料應(yīng)用于大氣科學(xué)。 儀器越來(lái)越先進(jìn)，精度越來(lái)越高。氣象衛(wèi)星 VS 衛(wèi)星氣象學(xué)Vanguard 2: the first satellite with a meteorological instrument, launched in Feb 1959. But the data were unusable.Explorer 6: the satellite with an imaging system and a Suomi radiometer launched in Aug 1959. The d

4、ata were unusable too.Explorer 7: the first successful meteorological experiment conducted from a satellite was launched on on 13 October 1959.The thermal radiation experiment, devised by Verner E. Suomi (1915-1995), along with Uni. of Wisc.Madison engineering prof. Robert J. Parent, established Suo

5、mi as the “father of satellite meteorology.”氣象衛(wèi)星發(fā)展簡(jiǎn)史TIROS-1: The First Weather Satellite Television Infrared Observing Satellite Psuedo-Polar Orbit (April 1, 1960)TIROS series: TIROS 1-10 (1960-1965) - with improved meteorological instruments.Nimbus series: Nimbus 1-7 (1964-1978 )-An extremely impor

6、tant series of experimental MetSats. Nimbus 1: the first Sunsynchronous satellite. ATS-I: First Geostationary Weather Satellite Suomi Spin Scan Camera (1966/1967 -)GOES 1: The first truly operational Geostationary MetSat , Oct. 1975.2003: Polar orbiting & Geostationary orbiting satellites operationa

7、l today, many more in the works.衛(wèi)星遙感的意義和內(nèi)容氣象衛(wèi)星遙感探測(cè)的特點(diǎn)衛(wèi)星資料的應(yīng)用章節(jié)內(nèi)容氣象觀測(cè)為什么需要衛(wèi)星? 氣象觀測(cè)為什么需要衛(wèi)星? 觀測(cè)范圍廣 一顆極軌氣象衛(wèi)星每12小時(shí)左右就能對(duì)全球大氣觀測(cè)一遍，一條軌道在地面的掃描條帶寬達(dá)2800公里左右。一顆靜止氣象衛(wèi)星能獲得地球上近一億平方公里的氣象資料，能觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)的全貌和全過(guò)程。觀測(cè)次數(shù)多、時(shí)效快 靜止氣象衛(wèi)星一般每20分鐘左右即可獲得一次觀測(cè)資料，還可用更短的時(shí)間間隔（515分鐘）取得較小范圍的觀測(cè)資料,對(duì)于監(jiān)視災(zāi)害性天氣系統(tǒng)特別有利。極軌道氣象衛(wèi)星在經(jīng)過(guò)地面臺(tái)站上空10多分鐘內(nèi)，可獲得1000

8、多萬(wàn)平方公里的資料。不受自然條件和國(guó)界的限制 衛(wèi)星氣象觀測(cè)能覆蓋海洋、沙漠、高原等人煙稀少地區(qū)，填補(bǔ)這一些地區(qū)的氣象觀測(cè)資料的空白。衛(wèi)星觀測(cè)與地面觀測(cè)站互補(bǔ)觀測(cè)地點(diǎn): 青藏高原、沙漠、海洋、南北極觀測(cè)方式： 自上而下、高瞻遠(yuǎn)矚觀測(cè)儀器： 全球同一（統(tǒng)一）儀器觀測(cè)衛(wèi)星觀測(cè)與海洋觀測(cè)站互補(bǔ)海洋氣象觀測(cè)相對(duì)缺乏：我國(guó)300多萬(wàn)平方公里的海域基本上沒(méi)有地基和空基觀測(cè)系統(tǒng)。海洋氣象觀測(cè)是我國(guó)觀測(cè)最薄弱系統(tǒng)之一。 在一定距離之外，不直接接觸被測(cè)物體和有關(guān)物理現(xiàn)象，通過(guò)探測(cè)器接收來(lái)自被測(cè)目標(biāo)物發(fā)射或反射的電磁輻射信息，并對(duì)其處理、分類(lèi)和識(shí)別的一種技術(shù)。遙感的概念氣象衛(wèi)星基礎(chǔ)遙感探測(cè)的分類(lèi)按方式：被動(dòng)遙感和主

9、動(dòng)遙感； 按波段：紫外遙感、可見(jiàn)光遙感、紅外遙感和微波遙感；按對(duì)象：大氣遙感、海洋遙感、農(nóng)業(yè)遙感和地質(zhì)地理遙感等遙感探測(cè)的設(shè)備：傳感器，運(yùn)載工具，接收系統(tǒng)遙感探測(cè)的內(nèi)容 各類(lèi)物體的輻射波譜特性及傳輸規(guī)律的研究；遙感信息獲取手段的研究； 遙感信息的處理與分析判讀技術(shù)的研究。 空間固定軌道上運(yùn)行 自上而下進(jìn)行觀測(cè) 全球和大范圍的觀測(cè) 使用遙感探測(cè)技術(shù) 提供豐富的觀測(cè)資料，受益面廣氣象衛(wèi)星遙感探測(cè)的特點(diǎn)氣象衛(wèi)星的運(yùn)行軌道 靜止氣象衛(wèi)星軌道位于赤道上空約36000km美國(guó)：GOES-W/E歐洲：METEOSAT日本：MTSAT中國(guó)：FY-2印度：INSAT氣象衛(wèi)星的運(yùn)行軌道 極軌氣象衛(wèi)星軌道圓形軌道，

10、距地約879km，1小時(shí)42分鐘掃描所有軌道相對(duì)于地球靜止，一顆衛(wèi)星觀測(cè)面積1/3地球，是監(jiān)測(cè)中小尺度災(zāi)害天氣和其他快速發(fā)展的災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和消亡過(guò)程、追蹤位置和運(yùn)動(dòng)方向，開(kāi)展臨近預(yù)警預(yù)報(bào)必不可少的觀測(cè)工具,如:臺(tái)風(fēng)、熱帶氣旋、強(qiáng)暴雨系統(tǒng)等森林、草原大火沙塵暴、火山爆發(fā)等；靜止氣象衛(wèi)星特點(diǎn)軌道高，儀器制造困難，可見(jiàn)光和紅外遙感的空間分辨率提高困難；軌道高，難以實(shí)現(xiàn)微波遙感，全天候探測(cè)困難一顆衛(wèi)星不能進(jìn)行全球觀測(cè)高緯度觀測(cè)分辨率降低，不能觀測(cè)兩極缺點(diǎn)：極軌衛(wèi)星觀測(cè)特點(diǎn)極軌氣象衛(wèi)星軌道進(jìn)度和較低的軌道高度使得它可以進(jìn)行高分辨率全球觀測(cè)、地表自然災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)極軌衛(wèi)星的全球大氣三維要素場(chǎng)的

11、垂直探測(cè)，可以為提高長(zhǎng)期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)精度提供高價(jià)值數(shù)據(jù)和產(chǎn)品；缺點(diǎn)：不能達(dá)到高頻次觀測(cè)能力結(jié)論極軌和靜止軌道平臺(tái)是宇宙自然法則約束的兩個(gè)地球觀測(cè)的天然平臺(tái)。互為補(bǔ)充，協(xié)調(diào)發(fā)展，缺一不可！衛(wèi)星遙感的意義和內(nèi)容氣象衛(wèi)星遙感探測(cè)的特點(diǎn)衛(wèi)星資料的應(yīng)用章節(jié)內(nèi)容衛(wèi)星遙感觀測(cè)資料的應(yīng)用領(lǐng)域 大氣科學(xué) 農(nóng)業(yè)遙感 林業(yè)遙感 海洋遙感 軍事氣象 航空氣象 空間環(huán)境監(jiān)測(cè) 通信 增加了氣象資料的內(nèi)容和范圍 監(jiān)視暴雨和強(qiáng)雷暴天氣 監(jiān)視海洋上的天氣系統(tǒng) 加深了對(duì)天氣系統(tǒng)的理解 改進(jìn)了長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào) 為海上活動(dòng)提供指導(dǎo) 提供農(nóng)業(yè)氣象資料 應(yīng)用于軍事氣象 收集和轉(zhuǎn)發(fā)各種氣象資料 空間環(huán)境監(jiān)測(cè) 氣象衛(wèi)星資料應(yīng)用的效果云中冰水的質(zhì)

12、量云微物理特性降水氣溶膠光學(xué)特性云光學(xué)特性化學(xué)輻射通量CloudSatMLSAMSRMODISCloudSatPARASOLCloudSatAMSRCALIPSOMODISPARASOLOMICALIPSOMODISPARASOLTES MLS OMICERES衛(wèi)星資料應(yīng)用（1）：提供用于氣候預(yù)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)等的大氣參數(shù)。衛(wèi)星可提供用于監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境、污染物傳輸?shù)人璧膮?shù)。左圖表示了起源于塔克拉瑪干沙漠地區(qū)的沙塵氣溶膠，主要存在兩條路徑傳輸?shù)教窖蟮貐^(qū)，一條經(jīng)過(guò)祁連山脈經(jīng)過(guò)內(nèi)蒙等地區(qū)到達(dá)需要5天左右時(shí)間，另一條經(jīng)過(guò)柴達(dá)木盆地-青海-甘肅等地傳輸?shù)教窖蟮貐^(qū)則需要更長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)這種情況影響范圍更廣 衛(wèi)星資料應(yīng)用（2）：提供用于大氣環(huán)境、污染物傳輸監(jiān)測(cè)等的參數(shù)。衛(wèi)星資料應(yīng)用（3）：農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)；農(nóng)作物產(chǎn)量估計(jì)、農(nóng)田蒸散發(fā)、土壤水分