氣象衛(wèi)星
[拼音]：qixiang weixing
[外文]：meteorological satellite
從外層空間對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛(wèi)星，它是衛(wèi)星氣象觀測系統(tǒng)的空間部分。衛(wèi)星攜帶有各種氣象遙感器，能夠接收和測量地球及其大氣層的可見光、紅外與微波輻射，并將它們轉(zhuǎn)換成電信號傳送到地面。地面臺站將衛(wèi)星送來的電信號復原繪制成各種云層、地表和洋面圖片，再經(jīng)進一步的處理和計算，即可得出各種氣象資料。利用地面氣象站、氣球、飛機和火箭進行氣象觀測都有很大的局限性，地球上近80％的地區(qū)無法觀測。氣象衛(wèi)星所能觀測的地域廣闊，觀測的時間長，觀測數(shù)據(jù)匯集迅速，因而能提高氣象預報的質(zhì)量，對災害性天氣預報更有重要的作用。氣象衛(wèi)星所提供的氣象資料已被廣泛用于日常氣象業(yè)務、氣象科學、海洋學和水文學的研究。
分類
氣象衛(wèi)星有不同的分類方法。一般按衛(wèi)星的軌道分成兩類：太陽同步軌道氣象衛(wèi)星（也稱極軌氣象衛(wèi)星）和地球靜止軌道氣象衛(wèi)星（簡稱靜止氣象衛(wèi)星）。太陽同步軌道氣象衛(wèi)星每天對全球表面巡視兩遍，對某一地區(qū)每天只能進行兩次氣象觀測，觀測間隔在12小時左右。它的優(yōu)點是可以獲得全球氣象資料。地球靜止軌道氣象衛(wèi)星可以對地球近五分之一的地區(qū)連續(xù)進行氣象觀測，實時將資料送回地面。用4顆衛(wèi)星均勻布置在赤道上空，就能對全球的中、低緯度地區(qū)天氣系統(tǒng)的形成和發(fā)展連續(xù)監(jiān)測。它的缺點是對高緯度地區(qū)(緯度大于55°)的氣象觀測能力較差。這兩類氣象衛(wèi)星需要相互補充，對于地區(qū)性氣象業(yè)務，仍以地球靜止軌道氣象衛(wèi)星為主。氣象衛(wèi)星通常是軍民共用的。為了適應軍事活動的特殊需要，也有專門的軍用氣象衛(wèi)星。例如美國的太陽同步軌道的“布洛克”號軍事氣象衛(wèi)星（見軍用衛(wèi)星）。按任務氣象衛(wèi)星還可分成試驗氣象衛(wèi)星和氣象業(yè)務應用衛(wèi)星兩類。
系統(tǒng)組成
氣象衛(wèi)星通常由氣象觀測專用系統(tǒng)和保障系統(tǒng)兩部分組成。氣象觀測專用系統(tǒng)中的主要設備是氣象遙感儀器。目前，常用的氣象遙感儀器有三種：
（1）多通道高分辨率掃描輻射計：它可以獲得可見光與紅外的云圖。太陽同步軌道氣象衛(wèi)星的可見光與紅外云圖的星下點分辨率都在1公里左右;地球靜止軌道氣象衛(wèi)星的可見光云圖的星下點分辨率為0.9～2.5公里，紅外云圖的星下點分辨率為 5～12公里。
（2）高分辨率紅外分光計：它可以獲得大氣垂直溫度分布和水汽分布。
（3）微波輻射計：它配合高分辨率紅外分光計工作，可以獲得云層以下的大氣垂直溫度分布和云中的含水量。氣象觀測專用系統(tǒng)還包括衛(wèi)星所載的磁帶機等數(shù)據(jù)存貯裝置和數(shù)據(jù)傳輸設備。
技術特點
氣象衛(wèi)星在技術要求和設計上具有一些特點。
（1）軌道：氣象衛(wèi)星采用太陽同步軌道或地球靜止衛(wèi)星軌道。為了保證云圖的質(zhì)量，氣象衛(wèi)星的太陽同步軌道呈圓形，偏心率要求小于千分之一，傾角大于90°，高度一般在800～1500公里，以便飛經(jīng)地球各地區(qū)時獲取的圖像具有相同的光照條件。地球靜止軌道氣象衛(wèi)星對位置保持的精度要求不高，東西向為0.5°左右，南北向為1°左右，偏心率小于千分之一。
（2）姿態(tài)控制：為了保證云圖的圖片質(zhì)量， 氣象衛(wèi)星必須具有很高的姿態(tài)穩(wěn)定性。太陽同步軌道氣象衛(wèi)星要求姿態(tài)的變化率小于千分之幾度每秒，地球靜止軌道氣象衛(wèi)星要求姿態(tài)的變化率小于0.0002度/秒和小于0.002度每半小時。氣象衛(wèi)星對姿態(tài)的控制精度，要求一般為0.5°～1°。
（3）數(shù)據(jù)傳輸：氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸有 4種：氣象遙感儀器獲得的原始數(shù)據(jù)向地面數(shù)據(jù)處理中心站傳輸，常用頻段為1700兆赫，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，最高可達28兆比特/秒;氣象遙感儀器獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)衛(wèi)星上初步處理后，實時向地面發(fā)送云圖等氣象資料，常用頻段為137兆赫和1700兆赫，數(shù)據(jù)傳輸速率較低；氣象遙感儀器獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)傳到地面作各種數(shù)據(jù)處理后，再通過氣象衛(wèi)星向各地廣播云圖等氣象資料，常用頻段為1700兆赫；收集地面氣象站、海洋自動浮標和設置在無人值守地區(qū)的自動氣象站所獲得的溫度、壓力、濕度等環(huán)境資料，常用頻段為401和468兆赫。
主要衛(wèi)星系列
氣象衛(wèi)星的發(fā)展經(jīng)歷了試驗和應用兩個階段。除美國和蘇聯(lián)外，日本和歐洲空間局于1977年也先后發(fā)射了氣象衛(wèi)星，這些國家和組織都參加世界氣象組織 (WMO)安排的全球大氣研究計劃的第一期全球試驗（圖1）。主要的氣象衛(wèi)星系列有：
（1）“流星”號氣象衛(wèi)星系列：見“流星”號衛(wèi)星。
（2）“泰羅斯”號氣象衛(wèi)星系列：美國發(fā)射的世界第一個試驗氣象衛(wèi)星系列，1960～1965年共發(fā)射10顆，除最后兩顆為太陽同步軌道外，其余的軌道傾角為48°和58°。
（3）“艾薩”號衛(wèi)星：美國第一代太陽同步軌道氣象業(yè)務應用衛(wèi)星。1966～1969年間先后發(fā)射了9顆，軌道傾角約102 °，軌道高度約1400公里，云圖的星下點分辨率為4公里。
（4）“泰羅斯N/諾阿”衛(wèi)星系列：見“泰羅斯N/諾阿”衛(wèi)星。
（5）“靜止氣象衛(wèi)星”(GMS) ：日本的地球靜止軌道氣象業(yè)務應用衛(wèi)星（圖2），共2顆，分別于1977年和1981年發(fā)射，可見光和紅外云圖的星下點分辨率分別為1.25公里和5公里。
（6）“氣象衛(wèi)星”(Meteosat)：歐洲空間局的地球靜止軌道氣象業(yè)務衛(wèi)星，共2顆，分別于1977年和1981年發(fā)射，可見光、紅外云圖和水汽圖的星下點分辨率分別為2.5公里、5公里和5公里。
（7）“地球靜止環(huán)境業(yè)務衛(wèi)星”：見“地球靜止環(huán)境業(yè)務衛(wèi)星”。
（8）“印度衛(wèi)星”(Insat) ：印度的通信、廣播和氣象多用途衛(wèi)星，它的可見光和紅外云圖的星下點分辨率分別為2.7公里和11公里。
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