气象卫星数据传输的发展

分析了国内外气象卫星数据传输的发展方向：气象卫星数据传输的频率正在从传统单一的L波段向L波段和频率更高的X波段及K波段同时使用发展；数据格式采用空间数据系统咨询委员会标准（CCSDS标准）分包传输，信道编码采用了纠错及抗干扰能力较强的R—S加卷积的级联编码技术；原有的模拟传输体制都改为数字传输。文章归纳了各国极轨和静止气象卫星高低速率数据传输特性。便于广大气象卫星数据接收站及早做好接收新的气象卫星数据的准备。     

广域网加速在FY-3气象卫星数据传输中的应用

风云三号 (FY-3) 极轨气象卫星数据传输系统需通过广域网链路,将海量卫星观测数据从卫星接收站快速传送到资料处理中心。该文研究广域网加速技术,解决广域网链路中传输气象卫星海量观测数据延迟高、带宽利用低等难题。文中针对FY-3气象卫星观测数据传输量大、时效要求高的特点,分别分析了数据压缩、数据缓存和协议优化3种不同加速技术对卫星数据的传输优化效果,并根据分析结果提出了一种适用于气象卫星数据的广域网传输加速架构。该架构结合3种不同加速技术设计了TCP代理模块、数据段索引模块和HS-TCP传输模块以及相应算法分别实现了数据压缩与缓存和协议优化等功能。通过测试和实际运行表明:在该加速架构下卫星数据广域网传输速率提高了50%~243%。     

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。     

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…     

FY-3气象卫星降水探测能力分析与展望

降水是全球能量/水循环中的重要过程。本文着重分析 FY-3 气象卫星降水探测能力,展望风云卫星后续规划中降水探测技术的发展前景。分析表明,以 FY-3 降水星为主星,与其他 FY-3 极轨卫星组成的 FY-3 气象卫星降水探测体系,在设计层面上,从载荷类型、数量、通道设置等方面均优于由美国发起并已在轨运行的全球降水测量(Global Precipitation Measurement,GPM)计划核心星的设计性能。FY-3 降水星设计装载 Ka / Ku 双频降水测量雷达,卫星轨道设计覆盖南北纬 50°范围内的中低纬地区,对影响我国区域的台风暴雨等强对流天气系统结构具有三维探测能力。FY-3 气象卫星星座的降水探测能力为气象防灾减灾提供了基础支撑。     

“风云三号卫星产品在新疆荒漠化监测评价中的应用”项目

立项背景 2008年5月27日,FY-3A星成功发射。风云三号（FY-3）卫星是我国第二代极轨气象卫星,其第一颗星FY-3A搭载了可见光红外扫描辐射计、中分辨率光涪成像仪、微波成像仪等11个有效载荷,可以对全球天气和环境实现全天候、三维、定量、多光谱遥感。与上一代极轨气象卫星相比,FY-3A新增了10个有效载荷,     

"风云三号"气象卫星简介

风云三号(简称FY-3号)气象卫星是我国自行研发的第二代极轨气象卫星,它通过全球、全天候、多光谱三维定量探测手段,可获取温度、湿度、气压、云层、辐射等众多遥感数据和资料,将为天气预报、气候预测、环境监测等领域提供有效的服务。1卫星构造及姿态1.1卫星构造FY-3号气象卫星采用分层设计,自上而下依次为:有效载荷舱、服务舱和推进舱等。其中,卫星对地面有效载荷配置了地球辐射探测器、红外分光计、扫描辐射计、中分辨率成像光谱仪、微波辐射计、臭氧总量探测器、臭氧垂直分布探测器、辐射计量监测仪等。卫星的天地数据传输系统安装有两…     

塞北风雪八载 伴星展翅翱翔——记快速发展中的佳木斯气象卫星地面站

正2007年成立的佳木斯气象卫星地面站,是地处我国最东北端的气象卫星地面站,与已建成的北京、广州、乌鲁木齐等气象卫星地面站一起构成了我国气象卫星地面接收站网。佳木斯站目前主要承担我国风云系列气象卫星的在轨测试、极轨气象卫星数据接收和传输、静止气象卫星测距、空间天气环境监测及遥感数据应用等任务。自2008年5月成功接收到FY-3A星发射后首轨资料以来,佳木斯站业务发展迅速,由单一接收业务拓展到多系统并行业务。2010年11月完成FY-3B星7个探测     

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。     

利用FY-2C卫星资料估算太阳辐射研究

我国FY-2C气象卫星为估算到达地面的太阳辐射提供可靠的数据源。文章以华中3省（河声、湖北和湖南）为试验区,采用神经网络方法进行FY-2C资料太阳辐射的估算,并与统计方法结果进行比较。结果表明：①FY-2C资料可以用于太阳辐射估算,它的5个波段对太阳辐射的反演均有贡献;②用FY2C资料估算太阳辐射时,神经网络方法精度优于统计方法;③FY-2C估算太阳辐射的误差主要由卫星观测与地面观测的空间和时间范围的差异引起。     

Estimating the Correlated Observation-Error Characteristics of the Chinese FengYun Microwave Temperature Sounder and Microwave Humidity Sounder

In operational data assimilation systems, observation-error covariance matrices are commonly assumed to be diagonal.However, inter-channel and spatial observation-error correlations are inevitable for satellite radiances. The observation errors of the Microwave Temperature Sounder(MWTS) and Microwave Humidity Sounder(MWHS) onboard the FengYun-3A(FY-3A) and FY-3B satellites are empirically assigned and considered to be uncorrelated when they are assimilated into the WRF model's Community Variational Data Assimilation System(WRFDA). To assimilate MWTS and MWHS measurements optimally, a good characterization of their observation errors is necessary. In this study, background and analysis residuals were used to diagnose the correlated observation-error characteristics of the MWTS and MWHS. It was found that the error standard deviations of the MWTS and MWHS were less than the values used in the WRFDA. MWTS had small inter-channel errors, while MWHS had significant inter-channel errors. The horizontal correlation length scales of MWTS and MWHS were about 120 and 60 km, respectively. A comparison between the diagnosis for instruments onboard the two satellites showed that the observation-error characteristics of the MWTS or MWHS were different when they were onboard different satellites. In addition, it was found that the error statistics were dependent on latitude and scan positions.The forecast experiments showed that using a modified thinning scheme based on diagnosed statistics can improve forecast accuracy.     

Retrieval of Oceanic Total Precipitable Water Vapor and Cloud Liquid Water from Fengyun-3D Microwave Sounding Instruments

Fengyun-3 D(FY-3 D) satellite is the latest polar-orbiting meteorological satellite launched by China and carries 10 instruments onboard. Its microwave temperature sounder(MWTS) and microwave humidity sounder(MWHS) can acquire a total of 28 channels of brightness temperatures, providing rich information for profiling atmospheric temperature and moisture. However, due to a lack of two important frequencies at 23.8 and 31.4 GHz, it is difficult to retrieve the total precipitable water vapor(TPW) and cloud liquid water path(CLW) from FY-3 D microwave sounder data as commonly done for other microwave sounding instruments. Using the channel similarity between Suomi National Polar-orbiting Partnership(NPP) advanced technology microwave sounder(ATMS) and FY-3 D microwave sounding instruments, a machine learning(ML) technique is used to generate the two missing low-frequency channels of MWTS and MWHS. Then, a new dataset named as combined microwave sounder(CMWS) is obtained,which has the same channel setting as ATMS but the spatial resolution is consistent with MWTS. A statistical inversion method is adopted to retrieve TPW and CLW over oceans from the FY-3 D CMWS. The intercomparison between different satellites shows that the inversion products of FY-3 D CMWS and Suomi NPP ATMS have good consistency in magnitude and distribution. The correlation coefficients of retrieved TPW and CLW between CMWS and ATMS can reach 0.95 and 0.85, respectively.     

利用FY-1D极轨气象卫星分裂窗区通道计算陆表温度

根据理论和经验上已证明的地表温度与AVHRR窗区通道4、5的亮度温度存在线性或非线性关系, 通过对2818条全球晴空大气廓线做不同比辐射率地表的FY-1D窗区通道4、5辐射率的模拟计算, 推导出FY-1D极轨气象卫星的红外通道4、5亮温与地表温度的二次回归关系式。同时详细介绍了由这一回归关系式和FY-1D高分辨率图像传输 (HRPT) 遥测数据计算陆表温度的方法, 最后给出陆表温度计算结果的精度:用中国地面气象台站的0 cm地温观测数据与相同时刻的分辨率为0.01°×0.01°经纬度的卫星陆表温度相对比, 两者非常吻合, 绝大部分台站|ΔT|＜3.0 K。     

Impact of assimilating FY-3C MWHS2 data in the RMAPS-ST forecast system on its rainfall forecasts

中层水汽初值的误差是数值预报,尤其是短期预报不确定性的重要来源.星载微波湿度计资料能很好地弥补常规资料的不足,同化微波湿度计资料对改善对流层中高层的水汽初始场精度有着重要意义.本研究基于新一代快速更新多尺度资料分析和预报系统短期数值预报系统(RMAPS-ST),选取2019年6月4-6日中国华中地区降水过程开展了 FY-3C MWHS2资料同化对于此次降水预报的影响评估.研究开展了4组试验:冷启动试验,控制试验,同化FY-3C MWHS试验,同时同化常规观测和FY-3C MWHS试验.结果表明:经质量控制及偏差订正之后FY-3C MWHS2各通道O-B明显趋于正态分布,同化FY-3C MWHS资料后,对此次降水过程降水落区和强度的预报均优于控制试验和冷启动试验,同时对于环境场的预报也有改善.     

Assimilation of Feng-Yun-3B Satellite Microwave Humidity Sounder Data over Land

The ECMWF has been assimilating Feng-Yun-3B(FY-3B) satellite microwave humidity sounder(MWHS) data over ocean in an operational forecasting system since 24 September 2014. It is more difficult, however, to assimilate microwave observations over land and sea ice than over the open ocean due to higher uncertainties in land surface temperature, surface emissivity and less effective cloud screening. We compare approaches in which the emissivity is retrieved dynamically from MWHS channel 1 [150 GHz(vertical polarization)] with the use of an evolving emissivity atlas from 89 GHz observations from the MWHS onboard NOAA and EUMETSAT satellites. The assimilation of the additional data over land improves the fit of short-range forecasts to other observations, notably ATMS(Advanced Technology Microwave Sounder) humidity channels, and the forecast impacts are mainly neutral to slightly positive over the first five days. The forecast impacts are better in boreal summer and the Southern Hemisphere. These results suggest that the techniques tested allow for effective assimilation of MWHS/FY-3B data over land.     

FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用

我国极轨气象卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力,而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上,大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差得到很大程度的降低。偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A气象卫星微波资料,通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明:同化FY-3A气象卫星资料后路径预报能力提高明显,尤其是36 h后路径预报结果;同化FY-3A气象卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20%,而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。     

风云一号气象卫星资料接收处理系统

本文对风云一号气象卫星资料接收处理系统予以说明,此系统由北京、广州、乌鲁木齐三个地面站和设于卫星气象中心的资料处理中心所组成,也能兼顾接收处理NOAA和GMS气象卫星的资料。     

基于DVB-S数据共享平台的NOAA/ATOVS资料获取、处理与显示系统

充分利用国家科技部大力推行的DVB-S共享数据平台, 加强气象卫星遥感数据的广泛应用, 特别是发挥卫星垂直探测器 (ATOVS) 资料在我国数值天气预报以及监测重大灾害性天气系统中的作用。该文介绍了基于DVB-S系统的NOAA/ATOVS资料的处理、分析与显示系统的概况及主要功能, 并以2005年7月人们关注的台风“海棠”为个例, 展示了利用该系统在监测和分析台风或强对流天气时的独特优势。该系统的建立, 将解决省、地气象部门不能实时获取ATOVS资料的问题, 并将推动ATOVS资料在气象以及相关部门的实际应用。