中国新一代极轨气象卫星——风云三号

风云三号(简称FY-3)是中国第2代极地轨道气象卫星系列.它的第1颗星--风云三号A星(FY-3A)于2008年5月27日上午11时02分33秒在山西太原卫星发射中心发射升空.新一代极轨气象卫星主要是实现伞球、全天候、三维、定量、多光谱遥感,以满足现代气象业务,特别是数值天气预报业务的发展,同时监测大范围气象及其衍生自然灾害和生态环境变化,为研究全球气候变化规律,进行气候诊断和预测提供地球物理参数,为农、林、交通、海洋、水文等多领域提供服务.FY-3A携带11个对地观测仪器,其观测数据通过星地链路进入地面接收站,并在数据处理和服务中心(国家卫星气象中心大楼内)汇集.在强大的计算机和网络支撑下,利用科学算法对仪器遥感数据进行处理,生成各类产品,提供给用户使用.FY-3A发射后,经过半年的在轨测试和试运行,于2009年初正式投入业务运行,卫星和地面系统状态稳定,工作正常.文中较系统全面地介绍了卫星轨道、数传、仪器、数据接收、处理和产品等,尤其分析了星载仪器的主要技术特征,并给出了部分产品应用实例.     

在台风分析中更好利用GMS资料的技术开发

一、前言总务部气象卫星室、预报部业务科及气象卫星中心数据处理部等几个单位于1987年5月起联合实施了“台风分析技术的开发”.这项开发计划的主要目的是更有效地将静止卫星GMS观测资料用到热带气旋的分析中去,开发新的分析技术和改善现行技术.     

利用AMSU分析热带气旋结构特征

搭载在美国新一代极轨业务系列气象卫星上的先进的微波探测器 (Advanced Microwave Sounding Unit , AMSU) 提供了对于大气中温度、湿度以及云雨分布特征的探测能力。 研究选择 2003 年发生在西北太平洋上的多个热带气旋个例, 利用 NOAA16/17 卫星的 AMSU 数据分析热带气旋热力及云雨结构特征, 结果显示: 热带气旋中心的增暖在 AMSU-A 微波温度观测表现显著, 特别是在对流层上层通道尤其明显; AMSU 观测热带气旋中心增暖与强度相关性统计分析显示, 两者相关性达 0.778; AMSU-B 高频通道可以揭示热带气旋的云雨结构分布和对流发展旺盛情况, 分析显示热带气旋云雨结构变化与气旋强度密切相关, 气旋强度滞后于系统对流过程的发展 。     

国外地球同步轨道气象卫星成像观测模式发展分析

经过多年的发展,国外气象卫星从定时开展全圆盘观测逐步发展到定时全圆盘观测与灵活的区域观测相结合的灵活机动观测模式。定时全圆盘观测主要用于支持大尺度天气系统追踪,数值预报应用以及气候数据集建设;区域观测主要是充分发挥新一代卫星成像仪器时间空间分辨率的优势,开展1000~2000km尺度天气系统,尤其是中小尺度快速变化的对流系统和台风的监测,为天气分析和预警服务。选取有代表性的新一代静止气象卫星两类成像仪器,以采用长线列二维扫描成像机制的美国GOES-R成像仪/欧洲MTG成像仪和采用焦平面成像机制的韩国气象海洋卫星海洋水色仪作为典型光学成像类仪器,讨论其灵活成像模式,以期为我国第二代静止气象卫星风云四号的观测模式优化提供参考。     

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。     

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%。     

中国首颗降水测量卫星(风云三号G星)的探测能力概述与展望

2023年4月16日09时36分(北京时)中国首颗降水测量卫星—风云三号G星(FY-3G)成功发射,本文在介绍风云三号降水星技术特征的基础上,着重分析FY-3G降水探测能力及在暴雨监测中的应用前景。结果表明：卫星轨道高度407 km、倾角50°,装载了Ka/Ku双频降水测量雷达、微波和光学成像仪的FY-3G卫星,可对影响中国大部分地区的台风、暴雨、强对流等灾害性天气系统三维结构进行探测。FY-3G在设计层面上,降水探测能力与目前美国第二代全球降水测量计划(GPM)核心星(GPMCO)相当,在载荷类型、数量、通道设置等方面优于GPMCO卫星。FY-3G业务运行后将与风云三号上午、下午和黎明星等其他极轨气象卫星以及风云高轨静止卫星组成风云降水探测星座体系,提升风云卫星星座的降水总体探测能力,为气象防灾减灾提供更强的基础支撑。     

我国风云四号气象卫星与日本Himawari-8/9卫星比较分析

从观测仪器种类、观测波段设置、观测时空分辨率、仪器灵敏度、仪器定标精度、数据服务能力等六个方面比较和分析了我国风云四号(FY-4)试验星与日本Himawari-8/9卫星的水平和差距。从观测仪器种类方面来看,Himawari-8/9卫星只装载了辐射成像仪(AHI),FY-4试验星除装载一台与AHI性能基本相当的扫描辐射成像仪(AGRI)外,更将首次在静止轨道上同时实现红外干涉式高光谱探测和闪电探测;观测波段设置方面,FY-4试验星搭载的AGRI与Himawari-8/9 AHI基本相当;时空分辨率方面,AHI略优于AGRI;仪器灵敏度方面,AHI和AGRI在发射波段基本一致,AHI在反射波段明显优于AGRI;仪器定标精度方面,AHI和AGRI基本相当;数据服务能力方面,FY-4试验星仍然采用传统的卫星直接广播和借助通信卫星转发两种模式,而Himawari-8/9以互联网云服务为主,可按需灵活调配服务内容和性能且运维成本较低。     

高被引论文选编

正"风云系列气象卫星"主题来源数据库:SCI-E和CAJD,检索时段:2014—2015年FY-3 VIRR热红外通道在轨辐射定标的评估和校正——Assessment and correction of on-orbit radiometric calibration for FY-3 VIRR thermal infrared channels.Remote Sensing,2014,Vol.6,No.4.风云-3(FY-3)可见光红外扫描辐射计(VIRR),以及它的前身——FY-1 CD卫星搭载的多光谱可见光红外扫描辐射计(MVISR),已经积累了超过14年的全球连续观测。此数据资料对于     

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。     

福建热带气旋灾害精细化危险性评估

根据1981—2021年福建省热带气旋风雨资料,采用极差标准化、相关系数客观赋权法和自然断点法建立热带气旋致灾因子危险性评估模型,评估结果表明:选择降水7个因子和大风4个因子作为评估指标体系合理;雨高危险性区域位于沿海,南平和三明地区雨危险性较低;风较高危险性区域明显窄于雨较高危险性区域,危险性等级向内陆降低远快于降水,其中罗源湾至崇武沿海因受台湾岛地形屏障保护,危险性比沿海南北部小1个等级;风雨综合致灾危险性,沿海县市皆为较高危险性区域,其中中部沿海高危险性区域小,沿海南北部大,另外登陆粤东热带气旋沿海北上滞留在闽西上空的低压云团造成闽西北部存在较高危险性区域;在热带气旋登陆影响过程中,精细化致灾因子危险性评估更具有针对性,且与灾情相符,为气象灾害决策服务提供了更有价值的参考信息。     

热带气旋灾害特征及风险评估

利用气象灾害普查资料、影响浙江丽水热带气旋的有关历史资料以及历年丽水市的国内生产总值(GDP)统计资料,对1984～2007年影响丽水的热带气旋灾害特征进行统计分析,并应用改进后的气象灾害分级标准,对丽水的热带气旋灾害进行风险评估。结果表明:丽水的热带气旋灾害是各类气象灾害中最严重的;24年中致灾热带气旋年发生频数为1.2个;5、7、8、9、10月均有致灾热带气旋,其中8月气旋个数最多、影响最严重;热带气旋灾害在空间上呈明显的自东南向西北减轻的特点,但各月之间略有差异;热带气旋灾害风险青田最大,松阳最小,且两者之间差异巨大。     

基于卫星遥感的热带气旋定强技术综述

热带气旋大部分时间活动在常规观测缺乏的海洋上,卫星遥感作为大范围对地观测的主要技术,为热带气旋强度估算(定强)提供了重要支撑。近年来,热带气旋定强技术的资料应用逐渐从单通道数据拓展到红外、水汽、微波等多通道数据,建模方法也从人为特征提取的线性模型发展到自动特征工程的非线性深度学习模型。在未来,多通道和多卫星资料的融合应用依旧是重点,将人为定义的特征因子与深度学习方法相结合、在静止卫星上搭载微波探测仪器等预计会带来定强精度的新突破。     

北上热带气旋气候特征分析

北上热带气旋是影响我国华北和东北地区的重要天气系统,其带来的大风和暴雨,常常造成我国北方地区的风灾和水灾。利用建国以来56 a的气象资料,对影响我国的北上热带气旋进行气候分析。结果表明:从时间上看,平均每年约有3个北上热带气旋,最早出现在5月下旬,最晚出现在11月中旬,其中以7月和8月为最多;每年6—9月为北上热带气旋登陆季节,7月和8月登陆的热带气旋占85%。从强度上看,能够到达北方的热带气旋一般都是较强的热带气旋,在进入北上热带气旋定义区后,总体强度明显减弱,但在进入黄渤海时仍能够达到台风的强度;与北上热带气旋相比,北上登陆热带气旋的强度更大。统计分析发现,在辽宁和华北登陆的热带气旋,其强度大于在山东半岛登陆的热带气旋。北上登陆热带气旋和北转向、中转向的热带气旋一般均能产生暴雨和大风。     

登陆热带气旋长久维持与迅速消亡的大尺度环流特征

采用动态合成分析方法 ,对登陆后长久维持热带气旋 (LTC)和迅速消亡热带气旋 (STC)的大尺度环流特征进行合成分析和动力诊断。研究表明 :(1)LTC登陆后 ,在一个长波槽前有向偏北移动靠近中纬度斜压锋区的趋势 ,而STC登陆后 ,无长波槽靠近 ,并远离中纬度斜压锋区 ;(2 )LTC登陆后 ,仍与一支低空急流水汽输送通道连结 ,而STC登陆后很快与这支水汽通道分离 ;(3)LTC登陆后逐渐变性 ,获取斜压能量 ,其环境风垂直切变增强 ,Δζ2 0 0 -850负值增大 ,而STC登陆后没有这样的特征 ;(4 )LTC登陆后 ,其高层与中纬度急流靠近 ,增强了其向东北方向的高空流出气流 ,而STC不存在这样一支流出气流 ;(5 )LTC登陆后 ,摩擦使其能量耗损 ,但从中高层环境中获得了能量 ,而STC登陆后 ,有同样的能耗却无明显的环境能量补给。因此 ,当一个热带气旋登陆后 ,从其移动趋势、与水汽通道的连结、与斜压锋区的关系和高空流出气流等特征 ,可以初步判断其是长久维持还是迅速衰减。     

海基观测资料在改进南海台风强度分析中的应用

探讨了一种利用海岛自动站、石油平台站、海洋气象浮标观测站、船载自动气象站等在内的海基观测资料来改进南海热带气旋强度分析的客观估计方案,并利用该方案对近几年（2013—2016年）出现在南海海域的18个热带气旋强度进行了分析。结果表明：该方案的估计误差与基于卫星遥感资料分析得到的结果水平相当,其估计效果与热带气旋的自身强度和有效样本数量有关,同时是否有观测样本位于热带气旋最大风速半径内也会影响估计的准确性。在传统基于卫星遥感资料对热带气旋强度主客观分析出现不一致时,利用海基观测来估计台风的强度可以作为一种补充方案来提高强度分析的可靠性。     

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.     

1977-2008年北印度洋热带气旋统计特征分析

采用美国联合台风警报中心（JTWC）提供的北印度洋1977-2008年热带气旋资料、NOAA提供的1982-2008年高分辨率合成资料和NCEP提供的1982-2008年全球再分析资料,对北印度洋上167个热带气旋个例进行了统计分析,结果表明：1）北印度洋热带气旋通常发生在阿拉伯海东部和孟加拉湾中部,阿拉伯海上活动的热...     

0308号强热带风暴"天鹅"影响过程分析

利用天气图、卫星云图等资料,分析了0308号强热带风暴"天鹅"的高空环流形势及演变、双热带气旋的影响、日本24小时地面预报图和降水预报图以及FY-2云图,探讨了如何预报热带气旋的移动路径、登陆地点和时段,切实提高热带气旋活动的预报准确率.     

热带季节内振荡与影响广西的热带气旋生成发展的联系

利用1978-2013年美国NOAA逐候MJO指数和中国气象局上海台风研究所热带气旋资料,研究了MJO与影响广西热带气旋发生发展的联系。结果表明,当MJO处于非洲大陆和西印度洋时,热带气旋生成区域上空为异常东风带;而当MJO处于西太平洋时,热带气旋生成区域北侧为东风异常带、南侧为西风异常带,有利于季风槽或气旋性环流加强,导致影响广西热带气旋频数偏多。当MJO处于东印度洋时,南海上空风场存在明显的向南分量,热带气旋生成数少、位置偏南;而当MJO处于东太平洋时,热带西太平洋对流受到抑制,导致影响广西热带气旋偏少。