我国气象卫星及应用发展与展望

截止到2008年6月底,我国已成功发射了4颗风云一号极轨气象卫星、1颗风云三号极轨气象卫星和4颗风云二号静止气象卫星.目前,风云一号D星、风云二号C和D星在轨业务运行,风云三号A星正在在轨测试中.我国的气象卫星已初步实现了业务化、系列化,率先实现了国防科工委提出的我国遥感卫星从试验应用型向业务服务型转变的目标.同时,我国也已成为世界上同时拥有极轨和静止两个系列气象卫星的3个国家或国家集团之一.世界气象组织已将风云一号系列、风云二号系列和风云三号系列卫星纳入全球业务应用气象卫星序列,使我国风云卫星成为全球综合地球观测系统的重要成员.我国气象卫星在我国国民经济建设和防灾减灾中发挥了重要作用,也为区域,乃至全球许多国家的经济发展做出了重要贡献.回顾了我国气象卫星及地面应用系统的发展历程,简要总结了我国气象卫星应用所取得的重要成绩,同时对未来我国气象卫星的发展趋势和发展目标等进行了展望.     

我国新一代风云气象卫星简介

介绍了我国新一代风云气象卫星风云三号研发进展,有效载荷及每种探测仪器的基本特征和探测能力,同时概述了风云四号静止气象卫星的发展目标及研究计划。     

我国气象卫星的发展与应用

本文介绍了风云系列气象卫星的现状,从观测内容、技术水平、业务运行、数据共享、应用等多个方面比较了国际和中国气象卫星的发展状况,并且提出了我国为提高气象卫星应用水平应该做的工作。经过四十多年的努力,我国已经成功地发展了风云一号、三号极轨和风云二号静止两个系列的气象卫星,并实现了业务化。从气象卫星获取的大气和地表信息,已被广泛应用于天气预报、气候预报、环境和自然灾害监测、农业等多个国民经济领域,为国家经济发展、社会进步做出了贡献。风云气象卫星不仅提供数据直接分发广播,而且通过Internet网络与用户广泛共享;不仅提供云图和观测数据,还提供大量的定量产品。但是风云气象卫星的定量产品精度不够高,影响了使用效果,我国气象卫星资料和产品进入数值预报模式的工作进展缓慢,基层台站预报人员对风云气象卫星云图的判读和应用水平不够高。提高卫星观测仪器的研发水平,做好数据预处理、处理、同化方面所涉及的基础理论研究工作,从根本上提高数据应用的水平是当务之急。     

风云四号静止轨道气象卫星成像仪典型观测区域设计

风云四号气象卫星是我国新一代静止轨道气象卫星,采用三轴稳定姿态控制方式,极大地提高对地观测精度及观测频次,同时也对有效载荷观测模式的灵活设计提出了更高要求。星上装载的静止轨道辐射成像仪是我国静止轨道气象卫星携带的同类仪器中最为先进的。利用最先进的观测仪器,提高观测效率,在气象服务中发挥更大的作用是气象卫星应用的根本。深入探讨了风云四号静止轨道气象卫星成像仪的工作模式,首次针对不同的观测需求提出了灵活的成像仪观测区域设计方案,有效满足典型区域的不同观测需求,在成像仪在轨测试中发挥了重要作用,为开展业务运行奠定了坚实的基础。     

风云二号气象卫星三点测距分系统

自1960年美国发射世界上第一颗气象卫星以来,至今国际上已经发射了近150颗气象卫星,形成了极轨气象卫星和地球静止气象卫星组成的全球气象卫星监测网,日夜不停地监视全球天气与环境的动态变化,取得了巨大的社会和经济效益,现在世界各国越来越重视气象卫星的发展。我国从1977年开始研制自己的气象卫星,经过20多年的努力,先后成功的发射了4颗FY-1号极轨气象卫星和2颗FY-2号静止气象卫星。我国第一代静止气象卫星风云二号系列分为(01)批和(02)批两个批次,01批生产了三颗星即01、02和03星,其中02星和03星分别于1997年和2000年发射入轨,定点,命…     

风云四号气象卫星成像特性及其应用前景

风云四号是中国新一代静止轨道气象系列卫星,该系列卫星的设计目的是满足中国气象局2020年前后的业务应用和服务需求。风云四号系列的首发星为科研试验星,代号FY-4A,已于2016年12月14日在西昌卫星发射中心成功发射,从FY-4B开始,风云四号系列卫星将提供业务服务。成像仪是风云四号系列卫星的核心载荷之一,其成像性能比目前使用的风云二号系列卫星在时间空间分辨率、光谱通道等方面有显著提升。本文将就该仪器的工作特点、观测模式设置、光谱通道的选取和特点进行介绍,由于FY-4A卫星正在进行为期一年的在轨测试,本文还将展示在轨测试图像。     

世界和我国气象卫星数据共享服务现状与展望

正自1960年世界上第一颗气象卫星升空以来,气象卫星应用不断深化,美国、欧洲、日本、俄罗斯、印度等先后建立了各具特色的气象卫星应用服务体系,大大推进了卫星资料在气象及相关领域的应用。我国气象卫星和卫星气象事业经过40多年的发展,已逐步形成以风云极轨和静止两个系列气象卫星为主的气象卫星观测业务体系,为国家减灾防灾和应对气候变化提供了有力支撑。通过风云一号、风云二号和风云三号卫星地面应用系统的建     

"风云二号"C静止气象卫星简介

2004年10月19日，我国自主研制的“风云二号”C静止气象卫星（简称FY-2C）在西昌卫星发射基地由“长征”三号甲运载火箭成功发射升空。     

静止和极轨卫星陆表温度产品的改进方法

针对天气、气候和生态环境监测对较高空间分辨率静止气象卫星陆表温度及全天候极轨卫星陆表温度的需求,分别发展静止气象卫星陆表温度空间降尺度和极轨气象卫星陆表温度云下重构算法,并对其进行改进处理。其中,静止气象卫星陆表温度空间降尺度模型充分利用静止气象卫星高时频和多光谱观测的优势,基于同一卫星同一遥感器所观测的陆表温度和相关通道亮度温度的日变化特征建立非线性统计回归模型,同时考虑下垫面类型的影响,方法应用于我国静止气象卫星风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)先进的静止轨道辐射成像仪(advanced geosynchronous radiation imager,AGRI)陆表温度的降尺度,结果表明,所发展的降尺度模型不仅可以将FY-4AAGRI的陆表温度由4 km降尺度到2 km,而且可以较好保持降尺度前陆表温度精度,降尺度前后陆表温度均方根误差最大为1.35 K。极轨气象卫星陆表温度云下重构则发展了DINEOF模型,并基于土地利用数据(Land-Use,LU)进行结果的二次订正,实现极轨气象卫星陆表温度的全天候获取,方法应用于极轨气象卫星FY-3D中等分辨率光谱成像仪(med...     

风云气象卫星与潜在国际移动通信系统基站共用1695~1710 MHz频段频谱兼容性分析

1695~1710 MHz频段是我国静止轨道和太阳同步轨道风云气象卫星广泛使用的空对地方向数据传输频段。2015年世界无线电大会(WRC-15)把这一频段作为国际移动通信系统(IMT)在全球范围内寻求新频谱划分的候选频段。为了保护气象卫星的频谱资源不受到潜在的IMT系统干扰,并探知风云气象卫星和IMT系统基站的同频共用情况,本文结合IMT基站和风云气象卫星数据接收站的链路参数,建立干扰模型,分别仿真分析了IMT基站对FY-3号气象卫星和FY-4号气象卫星数据接收的干扰情况。在我国城市和郊区布设了大量的国际级和省级气象卫星用户接收站的情况下,研究结果表明IMT基站和风云气象卫星接收站间距离很难满足隔离距离的要求,因此不建议IMT基站和气象卫星共用1695~1710 MHz频段。     

Latest Progress of the Chinese Meteorological Satellite Program and Core Data Processing Technologies

In this paper,the latest progress,major achievements and future plans of Chinese meteorological satellites and the core data processing techniques are discussed.First,the latest three FengYun(FY)meteorological satellites(FY-2H,FY-3D,and FY-4A)and their primary objectives are introduced Second,the core image navigation techniques and accuracies of the FY meteorological satellites are elaborated,including the latest geostationary(FY-2/4)and polar-orbit(FY-3)satellites.Third,the radiometric calibration techniques and accuracies of reflective solar bands,thermal infrared bands,and passive microwave bands for FY meteorological satellites are discussed.It also illustrates the latest progress of real-time calibration with the onboard calibration system and validation with different methods,including the vicarious China radiance calibration site calibration,pseudo invariant calibration site calibration,deep convective clouds calibration,and lunar calibration.Fourth,recent progress of meteorological satellite data assimilation applications and quantitative science produce are summarized at length.The main progress is in meteorological satellite data assimilation by using microwave and hyper-spectral infrared sensors in global and regional numerical weather prediction models.Lastly,the latest progress in radiative transfer,absorption and scattering calculations for satellite remote sensing is summarized,and some important research using a new radiative transfer model are illustrated.     

风云二号卫星地球观域修正算法

风云二号静止气象卫星在获取图像时, 必须使扫描辐射计的观域对准地球。卫星在轨道上受到各种摄动力的作用, 使轨道和姿态改变, 扫描辐射计的地球观域随之发生变化。卫星扫描辐射计对地球观域的偏差会影响图像定位的精度, 因此对准观域的工作是日常业务工作的一部分, 不仅在卫星定点之初启动观测时, 而且在业务运行的过程中, 都需要通过地面遥控指令进行修正。该文提出了一种风云二号静止气象卫星扫描辐射计地球观域修正量和调整方向的算法, 以替代人工目测卫星原始云图进行的卫星观域调整控制决策。这种算法的实施可以提高风云二号气象卫星云图获取作业的可靠性。     

Fengyun Meteorological Satellite Products for Earth System Science Applications

Following the progress of satellite data assimilation in the 1990s, the combination of meteorological satellites and numerical models has changed the way scientists understand the earth. With the evolution of numerical weather prediction models and earth system models, meteorological satellites will play a more important role in earth sciences in the future. As part of the space-based infrastructure, the Fengyun (FY) meteorological satellites have contributed to earth science sustainability studies through an open data policy and stable data quality since the first launch of the FY-1A satellite in 1988. The capability of earth system monitoring was greatly enhanced after the second-generation polar orbiting FY-3 satellites and geostationary orbiting FY-4 satellites were developed. Meanwhile, the quality of the products generated from the FY-3 and FY-4 satellites is comparable to the well-known MODIS products. FY satellite data has been utilized broadly in weather forecasting, climate and climate change investigations, environmental disaster monitoring, etc. This article reviews the instruments mounted on the FY satellites. Sensor-dependent level 1 products (radiance data) and inversion algorithm-dependent level 2 products (geophysical parameters) are introduced. As an example, some typical geophysical parameters, such as wildfires, lightning, vegetation indices, aerosol products, soil moisture, and precipitation estimation have been demonstrated and validated by in-situ observations and other well-known satellite products. To help users access the FY products, a set of data sharing systems has been developed and operated. The newly developed data sharing system based on cloud technology has been illustrated to improve the efficiency of data delivery.     

气象卫星资料处理软件再工程方法与实践

分析了现行气象卫星资料处理软件开发体制和模式的弊端,归纳并总结了卫星气象应用系统软件工程化在整体上的原则性要求,提出了风云二号气象卫星02批资料处理应用软件开发方法,对气象卫星资料应用科学研究人员、软件工程化人员和系统集成人员进行了任务界定,分析和总结了风云二号卫星02批资料处理软件再工程过程中的开发模式、准则和有关要求。最后按再分析、再编码、再测试3个阶段简要介绍了对风云二号卫星02批资料处理软件进行再工程改造的实施情况。     

我国第一颗业务型地球静止气象卫星FY-2C

20 0 4年 1 0月 1 9日 ,我国在西昌卫星发射中心成功发射了第一颗业务型地球静止轨道气象卫星FY 2C ,该星定位于 1 0 5°E赤道上空 ,工作状况良好。文章介绍了中国FY 2C卫星携带仪器的技术特点以及地面应用系统。     

风云气象卫星“一带一路”热带气旋监测能力与最新进展

面向风云卫星服务“一带一路”倡议,我国风云气象卫星在轨运行的静止和极轨两个系列6颗卫星,已经联合组成了服务“一带一路”星座布局,建立了风云卫星应急减灾数据服务机制。本文对利用FY-2H、FY-4A和FY-3C/D开展的“一带一路”热带气旋监测方法以及最新进展进行了概述,列举了2018年和2019年影响力较大的连续致灾热带气旋、跨海域热带气旋,以及双/三/四个热带气旋共存的典型个例。结果显示在基于风云卫星开展的“一带一路”热带气旋监测业务中,将热带气旋发生演变的原理与气象卫星不同仪器观测原理相结合,在热带气旋生命史不同阶段根据所关注的不同侧重点,分别对应应用风云气象卫星不同观测仪器,对于热带气旋全生命史监测预报有重要意义。     

FY-3E: The First Operational Meteorological Satellite Mission in an Early Morning Orbit

Fengyun-3 E(FY-3E),the world’s first early-morning-orbit meteorological satellite for civil use,was launched successfully at the Jiuquan Satellite Launch Center on 5 July 2021.The FY-3E satellite will fill the vacancy of the global early-morning-orbit satellite observation,working together with the FY-3C and FY-3D satellites to achieve the data coverage of early morning,morning,and afternoon orbits.The combination of these three satellites will provide global data coverage for numerical weather prediction(NWP)at 6-hour intervals,effectively improving the accuracy and time efficiency of global NWP,which is of great significance to perfect the global earth observing system.In this article,the background and meteorological requirements for the early-morning-orbit satellite are reviewed,and the specifications of the FY-3E satellite,as well as the characteristics of the onboard instrumentation for earth observations,are also introduced.In addition,the ground segment and the retrieved geophysical products are also presented.It is believed that the NWP communities will significantly benefit from an optimal temporal distribution of observations provided by the early morning,mid-morning,and afternoon satellite missions.Further benefits are expected in numerous applications such as the monitoring of severe weather/climate events,the development of improved sampling designs of the diurnal cycle for accurate climate data records,more efficient monitoring of air quality by thermal infrared remote sensing,and the quasicontinuous monitoring of the sun for space weather and climate.     

新一代极轨气象卫星风云三号A星及在轨试用情况

风云三号是实现全球、全天候、三维、定量和多光谱遥感的中国第二代极轨气象卫星系列,该系列的第一颗星风云三号A星（FY-3A）是一颗试验试用卫星,已于2008年5月27日11时成功发射并转入在轨运行和测试阶段。本文在概述中国气象卫星的基础上,介绍了FY-3A卫星的主要设计指标,同第一代极轨气象卫星相比主要观测能力的改进、FY-3A地面应用系统的设计和实现、FY-3A遥感产品的设计以及遥感产品在在轨测试期间试验试用情况。     

Review and Development on the Studies of Chinese Meteorological Satellite and Satellite Meteorology

Meteorological satellite and satellite meteorology are the fastest developing new branches in the atmospheric sciences. Today the meteorological satellite has become a key element in the global atmospheric sounding system while the satellite meteorology is covering the main components of earth's system science. This article describes the major achievements that China has made in these fields in the past 30 years. The following contents are involved: (1) History and present status of China's meteorological satellites. It covers the development, launch, operation, technical parameters of China's polar and geostationary meteorological satellites. (2) Major achievements on remote sensing principle and method. It describes the retrieval of atmospheric temperature and humidity profiles, cloud character retrieval, aerosol character retrieval, precipitation retrieval as well as the generation of cloud wind. (3) Achievement on the studies of meteorological satellite data application. This part covers the applications of meteorological satellite data to weather analysis and forecast, numerical forecast, climate monitoring, and prediction of short-term climate change. Besides, the new results on data assimilation, climate monitoring, and forecast are also included.