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%。     

气象卫星

气象卫星是通过其携带的仪器装置进行气象观测和气象通信的卫星,目前有两个基本的类型：极轨气象卫星和静止气象卫星。极轨气象卫星是近极地太阳同步轨道卫星的简称。它对地球的观测,南北方向靠卫星在轨道上的运行完成,东西方向靠卫星上仪器横向扫描完成;而一圈接着一圈村地球的观测,则是通过地球的自转逐步实现的,一颗极轨卫星12小时可观测全球一遍,两颗星正交配置（卫星轨道平面互成90度正交状态）则6小时可观测地球一遍。静止气象卫星是对地球相对静止轨道卫星的简称,静止气象卫星位于地球赤道近36000km的上空,自西向东,以同地…     

《气象的遥测》

日本东京于1974年10月出版发行了一部《遥测》(REMOTE SENSING)技术的书。书中除序言、词汇及索引外,共有17部分。第11部分为《气象的遥测》,主要介绍通过卫星或飞机所获得的遥测资料应用于气象学上的问题和实例,并对日本获取卫星观测资料的现状和日本同步气象卫星的概要做了介绍。特别详细地解说了有关红外辐射仪如何处理地表温度值的测定问题。     

自动气象站铂电阻温度传感器故障辨析与异常数据的处理

从自动气象站铂电阻温度传感器原理结构入手,阐述了传感器的测试技术。针对业务运行中出现的问题,将故障识别方法分为电阻测量法和数据分析法,为判断铂电阻传感器故障提供新的思路,总结归纳了异常数据处理方法,按照业务规定对异常数据进行处理,保证数据正确性和可用性。有助于台站观测人员快速判断铂电阻传感器工作状态,及时排除故障、正确处理异常数据。提高业务人员自动站保障能力,从而保证自动气象站稳定运行。     

基于动态阈值法的NOAA系列卫星云检测结果检验

采用我国地面报资料、国际船舶报资料和云卫星(CloudSat)产品,分别对多通道动态阈值云检测方法的云检测结果进行了检验。结果表明,动态阈值云检测方法可用于长时间序列卫星观测数据的云检测,不仅运行速度较快,可实现全自动,且精度较高,陆地上空云检测准确率为82.8%(地面报资料),海洋上空云检测准确率为91.5%(船舶报资料)。此外,还利用CloudSat资料检验不同观测时间差对NOAA系列卫星云检测结果检验的影响。     

东亚多卫星集成降水业务系统

静止气象卫星与极轨气象卫星的集成应用,能够充分发挥静止气象卫星与极轨气象卫星的各自优势。东亚多卫星集成降水业务系统采用拉格朗日集成算法,利用静止气象卫星的红外观测信息计算的红外冷云移动矢量,为极轨气象卫星微波降水的发展提供约束条件,实现了静止气象卫星红外观测信息与极轨气象卫星微波降水的集成,综合了两类卫星观测的优势。同时业务系统的设计考虑了多数据分级管理、多业务单元的协同工作和插件式的系统整体框架,为业务系统合理、快速处理多种来源的红外观测数据、微波降水数据,以及未来的数据更迭和算法更新提供了必要保障。     

气象卫星及其产品在天气气候分析和环境灾害监测中的应用概述

随着气象卫星技术的发展,卫星观测能力不断提升,全球气象卫星观测体系逐步形成。美国、欧洲和中国都建立了极轨和静止气象卫星观测系统,日本、韩国等国家也拥有各自的气象卫星。与卫星发展初期相比,现在的气象卫星在空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率以及波段覆盖范围等方面都有了极大的提高。与之相伴,气象卫星遥感资料应用也取得了长足的进步。卫星应用领域不断拓展,新的资料处理方法不断涌现,数据使用也完成了从定性向定量的跨越。本文将在总结目前气象卫星遥感载荷观测能力的基础上,着重介绍卫星资料在天气分析、环境灾害监测以及气候变化研究方面的应用。     

地面综合遥测站两次温度采集异常情况的分析

针对钟祥站遥测系统2003年3月23日和4月24日两次温度采集异常情况,运用madab绘图工具分别对人工站观测数据和遥测系统观测数据进行同期的连续对比分析,找出了遥测系统采集数据的异常时段,并对其出现原因进行了分析。结果表明：某些大雾、降水等异常天气能导致遥测系统采集记录失真。     

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%。     

风云三号气象卫星地面数据接收远程故障诊断系统设计及应用

以风云三号气象卫星国内外多家地面站数据接收故障排查需求为背景,基于Java 1.6,在Eclipse 3.6平台上开发了风云三号气象卫星数据接收远程故障诊断系统,分析了总体框架、构建了故障诊断规则库、阐述了工作流程。该系统可实现对分布式地面站数据接收设备运行状态的远程集中监视、通过解析设备状态报告文件触发自动故障诊断和基于规则的故障诊断,生成故障报告并导入专家经验库,支持文本和图形两种查看方式。经过业务实践检验,该系统界面友好,能够帮助知识工程师远程精准定位故障单元,有效提高了排故效率,增强了集成运行控制中心对各地面站数据接收业务的远程监管能力,对提高风云三号气象卫星及同类卫星数据接收的质量具有一定的实际意义。     

FY-2E扫描辐射计云图受月球干扰的影响

针对2012年3—12月FY-2E气象卫星云图出现4次明显的白色亮带异常状况,分析4个红外通道白色亮带出现的原因和影响机理。根据异常白色亮带出现的时间、亮带区域内的内容及亮带过后数据序列的特点,确定是月球出现在卫星视场外左侧临近区域引起的异常情况。以FY-2E气象卫星观测模式分析月球干扰云图的机理和过程,月球通过直流恢复导致云图中出现白色亮带,基于FY-2E气象卫星工作参数定量计算月球干扰云图的准确时间,确认在2012年3月—2013年1月FY-2E气象卫星共有12次受到月球干扰,而业务系统仅发现4次。根据异常数据分析干扰时间的计算精度,确认卫星的电子学随机误差和月球天平动是引起计算精度的重要原因。重新发现的异常云图显示了对月球干扰现象分析的合理性以及对干扰事件过程的计算准确性,有助于数据用户对FY-2E气象卫星云图的准确认识与应用。     

主要卫星云气候数据集评述

自20世纪70年代气象卫星进入业务化观测以来,气象卫星已提供了40余年的观测数据。长时间序列的卫星数据为云气候研究提供了可能。基于长时间序列的卫星数据,构建云气候数据集会涉及诸如定标、反演算法、反演数据精度验证等方面。目前国际上也已生成了一系列的云气候数据集,如ISCCP,Patmos-x,CLARA和MODIS-ST等,这些数据集所选用的探测数据、反演算法不尽一致,数据集产品的时空属性各异。如何发挥极轨和静止气象卫星各自优势,融合两类卫星数据,形成高时间分辨率、质量稳定的长时间序列云气候数据集是未来需要解决的问题。     

利用动态阈值方法改进的风云二号卫星海雾检测技术

有效的观测是提高对海雾认知和预报水平的关键因素,卫星数据是当前最可行的观测数据源,但需要高质量的观测数据和精细的检测技术。本文为提高风云二号海雾检测水平,在现有卫星观测数据条件下借鉴了动态获取云雾阈值的思想,定制设计了一套从获取动态检测阈值到温度、纹理、噪声检测等步骤的黄渤海海雾检测方法流程。对黄渤海白天海雾检测结果的检验表明,虽然对于秋、冬非海雾季月份的效果还有待提高,但在春季海雾季已接近国际同类产品水平。同时该技术方法也需要继续搜集实例,进一步优化阈值获取方案。     

ZQZ-CⅡ型气象遥测仪的日常维护方法

由江苏省无线电研究所研制生产的ＺＱＺ -ＣⅡ型地面有线综合遥测气象仪 (以下简称Ⅱ型遥测仪 )于 1999年 10月中旬在荆州市基本站投入对比观测。通过一年多 ( 1999年 10月至 2 0 0 0年 11月 )的对比气象观测 ,Ⅱ型遥测仪的各种基本性能已被测报人员所了解。经对比遥测数据和人工观测数据发现 ,两种观测数据差异不大 ,可见Ⅱ型遥测仪能够满足荆州站气象业务的需要。由于Ⅱ型遥测仪同人工观测相比 ,两者采集气象要素数据的原理不同 ,这决定了现行人工站所采用的仪器日常维护方法已经不能适用对Ⅱ型遥测仪的维护。另外 ,Ⅱ型遥测仪运行正常与…     

基于卫星地面站天线状态预测的任务再规划

集成运行控制系统(Integrated Operation and Control System,IOCS)是极轨气象卫星地面应用系统的重要系统之一,其主要作用之一是规划多卫星地面站接收任务,确保全球资料的完整获取。当卫星地面站某个天线出现异常或不可用时,若仍按原有的任务规划进行数据接收,将直接造成全球资料的不完整,因此需要研究卫星地面站天线状态的预测和相应的任务再规划技术,从而及时发现和处理卫星地面站的天线异常、降低连续多轨数据接收失败风险,最终达到提高极轨气象卫星数据接收成功率的目的。文章设计了基于统计分析的卫星地面站天线状态预测方法,并研究了对后续系统运行改变最小、易实现和结果可复核的任务再规划方法。     

FY-2C高时间分辨率扫描数据在强对流云团监测中的应用研究

利用我国首次获取的静止气象卫星平均10 分钟观测间隔的高时间分辨率数据对2011 年6 月28 日～29日发生的一次强对流云团特征进行分析。Hovm?ller 分析图清晰地展示出在高时间分辨率观测条件下云团中心冷核的演变特征。高时间分辨率卫星资料与地面降水量进行联合分析,可推知对流云团中冷核的演变与地面小时降水量大值的落区间有很好的一致性;10 分钟雨量资料联合前推1 小时内7 次平均10 分钟观测间隔的卫星红外1通道亮温,分析可知地面雨量较大时,云顶像元亮温具有持续降低或维持低温状态的特点。反映出在对流性强降水中,冷且具有一定稳定性的云顶是产生大降水的主要特征。研究结果显示,静止气象卫星的高时间分辨率观测可很好地捕捉到强对流云团发展的演变特征,利用FY-2C 静止气象卫星红外1 通道亮温、红外1 通道与水汽通道亮温差在高时间分辨率观测中的时差特征变量,可实现对强对流云团初生的有效监测,为强对流云团的预测预报提供支撑。     

我国环境卫星对地观测的应用需求研究

从地球环境科学和自然灾害的联系、地球系统科学问题优先级的确定原则、美国卫星对地观测发展走向、地球科学对气象卫星应用要求以及对观测对象和观测参数的确定五个基本方面，按可持续发展要求，深刻分析了我国环境卫星，特别是气象卫星对地观测的应用需求。     

卫星数据网实时资料全自动处理系统

引言气象卫星综合应用业务系统（9210）工程的基础平台建设已基本完成。大部分气象预报所使用的实时观测数据,已由9210工程主站以分组广播方式在网上分发。目前我省使用的业务网络通信系统,是基于Novell公司的Netware操作系统为平台的局域网,经由电信局V3．5电话专线与沈阳区域中心连接。虽然卫星网上的观测数据早已收到,却由于两个业务系统之间没有合适的应用软件配合,这些数据不能实时加以利用。而且,现行业务系统经常发生报文迟到、丢失,不得不人工要报补报,影响了正常预报工作的顺利进行。为了使现业务运行系统与卫星业务系统…     

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。     

用应用需求数据库评估卫星观测能力

卫星应用需求分析是气象卫星规划和研制十分关键的第一步。为了搞好21世纪的全球气象卫星发展规划,WMO和CEOS从1996年开始征集全球对地观测卫星的应用需求和建立卫星需求数据库,创立了国际通行的RRR程序方法,建立了全球对地观测卫星应用需求数据库。文章介绍了WMO/CEOS卫星应用需求数据库的RRR程序方法和数据库的部分内容,着重介绍和评述了建立卫星应用需求数据库以及基于卫星需求数据库进行卫星观测能力定量评估的方法,为中国气象卫星应用需求数据库的建设创造有利条件。