国防气象卫星计划中的微波成像仪／探测器专用传感器（SSMIS）

1.引言国防气象卫星计划(DMSP)打算在Block 5D-3卫星上装备一套空气喷气电子系统部目前正在设计和制造的微波成像仪/探测器专用传感器(SSMIS).空气喷气电子系统部还负责SSMIS上行链路飞行软件和包括反演算法的SSMIS地面处理软件的设计和开发.SSMIS将提供低层大气温度廓线和湿度廓线、高层大气温度廓线,以及12个附加的环境参数,包括海洋风速、降     

地基可见光/红外全天空成像仪数据融合

采用60m基线的双站可见光成像仪和扫描式红外成像仪构建地基双波段全天空测云系统,双站可见光成像仪根据双站测距原理准确地获取云底高,通过全方位立体扫描获取全天空可见光云图,扫描式红外成像仪基于大气辐射传输原理测量云底亮温,反演云底高度,通过全方位立体扫描获取全天空红外云图。结合双站可见光成像仪测得云底高,对大气温度垂直递减率进行实时订正,提高扫描式红外成像仪反演云底高精度,达到双波段云底高数据融合目的;基于小波变换多分辨率分析的图像融合技术,对全天空可见光和红外云图进行图像融合,提高能见度低、以及雾、霾等天气条件下云量计算准确度;最终实现昼夜云高、云量同时观测。     

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。     

基于高光谱数据的气象卫星成像仪红外通道模拟仿真

采用基于光谱匹配的计算方法开展红外通道模拟仿真,该方法利用高光谱大气探测仪的实际观测数据来模拟气象卫星成像仪红外通道观测目标亮温.利用高光谱大气探测仪(IASI)的实际观测数据,进行了2010年2月14日12:57(UTC)、2010年2月15日00:57(UTC)、2010年5月2日12:57(UTC)MTSAT-1R卫星成像仪(JAMI)红外通道的模拟仿真.结果显示:JAMI 4个红外通道的模拟亮温与观测亮温偏差平均值的绝对值都小于1K,模拟亮温与观测亮温的相关系数都大于0.93,表明这种基于高光谱数据的方法可用于气象卫星成像仪红外通道的模拟仿真.进而利用IASI的观测数据进行了 2010年11月6个时刻FY-2E卫星成像仪(VISSR)红外通道的模拟仿真,并将通道模拟数据与GSICS定标的观测数据以及与业务定标的观测数据相比,结果表明:2010年11月期间,FY-2E卫星成像仪IR2、IR3、IR4通道的GSICS定标比业务定标有明显的改进.     

“风云二号”气象卫星应用与服务

气象卫星在国民经济发展中的作用，已经为各方面所共识，无论是在天气预报、气候预报、环境和自然灾害监测、航空航海及军事应用等各方面，其效益都是十分巨大的。1997年6月10日20时01分，我国第一代静止气象卫星“风云二号”发射成功；从1960年世界上第一颗气象卫星发射算起，至今已有6个国家和地区组织发射了129颗气象卫星，其中极轨98颗（含1994年12月美国发射的NOAA－14），静止31颗（含1994年4月美国发射的GOES－8、1994年10月俄罗斯发射的GOMS和1995年5月美国发射的GOES－9）。我国是继美国、前苏联之后第三个把极轨气象卫星送…     

联合静止气象卫星成像仪和高光谱红外大气探测仪观测的三维水平风场反演

风云四号A星(FY-4A)上搭载的干涉式红外探测仪(GIIRS)是首个地球静止轨道上的红外高光谱大气探测仪,它可以提供连续的三维大气温度和水汽的观测,通过追踪水汽的移动可以反演得到不同高度的大气水平风场。本研究利用台风玛丽亚(2018年)期间FY-4A加密观测(15分钟间隔)的GIIRS数据开展晴空和部分云区的三维水平风场算法研究,重点研究如何联合同一卫星平台的多光谱成像仪(AGRI)改进GIIRS部分云视场区的三维风场反演结果。利用ERA5独立测试集、CRA40再分析和空投探空数据开展对晴空和云区的三维风场反演结果的检验,基于该个例的反演结果表明：(1)基于GIIRS亮温信息反演得到对流层水平风场,在晴空区均方根误差小于1.5 m s^-1,方向绝对差基本在15°左右,在部分云视场区,均方根误差为1.5～1.7 m s^-1,方向绝对差基本在20°左右。与光流法相比,基于GIIRS亮温的直接反演表现出更好的优势,其均方根误差和方向绝对差明显小于光流法的结果。(2)按云量和云顶高度分类后,表现出云量越多、云顶高度越高则RMSE(Root Mean...     

我国新一代极轨气象卫星红外分光计真空辐射定标试验

为了测试红外分光计红外通道的辐射探测性能,确定仪器地面参考定标系数,为分析反演产品误差提供依据,星载仪器的地面定标是仪器上星前必须要做的一项重要工作。基于我国新一代气象卫星红外分光计热真空定标试验数据,利用仪器通道接收的入射辐射与其输出信号值的相关特性,采用统计回归方法,建立了二者之间的转换关系,得到了热红外通道的定标系数,分析了红外分光计红外通道输入辐射量与输出信号的非线性响应。当目标黑体温度为290 K时,计算了仪器的灵敏度。结果表明:红外分光计存在一定的非线性响应,在220~330 K的目标温度范围内非线性偏差大都在0.4 K以内,仪器灵敏度达到了设计指标要求。     

利用静止气象卫星红外通道遥感监测中国沙尘暴

气象卫星的红外窗区通道 (8~12 μm) 对于通常大气气溶胶几乎没有响应, 但对于较大颗粒且浓度较强的沙尘气溶胶, 尤其是沙尘暴有明显的信号反应。空气中的沙尘在红外分裂窗通道表现出两个特征:一是对地表发射到空间的红外信号产生衰减, 造成卫星探测到的地气系统亮温降低, 这就是所谓的红外差值沙尘指数IDDI; 二是沙尘粒子在红外分裂窗两个通道的比辐射率不同, 11 μm比12 μm的比辐射率低, 从而造成这两个通道的亮温差是负值。基于这两个特征和沙尘多通道光谱聚类法, 针对静止气象卫星观测数据进行了沙尘暴卫星遥感监测业务算法开发, 输出沙尘暴监测产品和红外差值沙尘指数产品, 这一算法不仅用于已经退役的GMS-5卫星, 而且应用于正在运行的静止气象卫星FY-2C, 它还为沙尘暴的定量或半定量遥感提供参考借鉴。     

各国静止气象卫星的发展

该文阐述了各国静止气象卫星平台的技术特点，卫星所装载的探测仪器的种类和性能，也对各国静止气象卫星的发展进行了简述。     

风云二号静止气象卫星图像杂散信号分析

该文利用GMS 5原始数据、GMS 5展宽数据、FY-2A展宽数据和FY-2B展宽数据, 采用伪彩色增强和灰度直方图分析方法, 分别对这4种数据的红外、水汽、可见光通道图像进行了针对杂散光的对比分析以及对杂散信号来源分析。分析表明这三颗静止气象卫星的图像中都存在一定的杂散信号。该文提出了解决杂散光问题主要依靠优化辐射计光路设计; 地面系统在实时处理、展宽图像时采取简单剔除处理, 可以减小或消除图像冷空间区域的杂散信号, 但是去掉地球圆盘图像内部的杂散信号将非常困难。     

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.     

世界各国静止气象卫星发展综述

首先阐述了美国、欧洲气象卫星组织(EUMETSAT)、日本静止气象卫星的发展历史,从自旋稳定到三轴稳定,从单一载荷到多载荷并行工作,新一代的静止气象卫星的时间、空间和光谱分辨率都大幅提高,然后重点介绍了我国静止气象卫星风云二号和风云四号,相比于自旋稳定的风云二号气象卫星,风云四号卫星的功能和性能实现了跨越式的发展,接着简单介绍了俄罗斯、印度和韩国等其他国家静止气象卫星的发展状况,最后总结了不同时期各国静止气象卫星的发展特点,这对我国后续静止气象卫星的规划和研制有重要参考意义。     

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。     

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.     

气象卫星的云观测

云体现着不同尺度天气系统发生、发展和消亡的过程。云还通过反射太阳辐射和阻止地球发射辐射,维持着全球能量平衡。1960年气象卫星的出现,揭开了从浩瀚太空,俯视千变万化云系的历史。气象卫星云图的获取,加深了人们对天气、气候变化过程的认识,推进了大气科学的发展。本文围绕气象卫星云遥感主题,首先概述了利用卫星资料开展云检测、云相态识别、云光学厚度与等效粒子半径反演的原理和方法。而后,着重介绍了各类天气尺度和中尺度天气过程的云系特征。最后,文章回顾了国际卫星云气候方面的工作,展望了未来云观测技术的发展前景。     

适合地市台使用的气象卫星地面站

介绍了地市气象卫星地面站，包括设备，应用计算机从气象卫星处理系统获得的资料，以及安徽省地市地市气象卫星地面站的实施计划和完成情况。     

中国气象卫星应用需求数据库初探

世界各国发展气象卫星的根本目的是获取地球大气物理参数,满足卫星用户尤其是自己国家卫星用户的应用需求。气象卫星应用需求数据库,以定量指标的形式明确给出应用对卫星资料各方面的需求,通过卫星资料满足应用需求的能力评估,牵引气象卫星不断向前发展。文章回顾和评述了中国气象卫星及其应用需求研究的发展历程,探讨了建立中国气象卫星应用需求数据库的必要性。采用WMO调查方法,设计并进行了中国气象卫星的应用需求调查,揭示了现阶段中国气象卫星应用需求数据库研究的不足,对进一步的研究方向提出了建议。     

雾的气象卫星遥感光谱特征

从大气辐射传输理论入手，用频谱分析方法研究了气象卫星遥感图像上云雾的可见光和红外光光谱特征，阐述了雾在NOAA各通道的光谱响应特征及相关指标。根据云雾的不同顶部结构，分析了云雾反射可见光的非朗伯特性。根据瑞利(Rayleigh)准则，解释了低太阳高度角时可见光对云雾具有更强的识别作用，指出雾与云相比，具有更强的方向性反射特点，当卫星处于云雾层的镜面反射方向时，雾区具有更强的亮度，即反射率高于云区；反之．雾区则相对较暗，指出可见光在云雾识别方面具有重要作用。通过分析云雾层的不同红外光谱特点，给出了一些云雾识别与分类的指标，说明了通道组合方法对云雾识别的重要作用，为云雾分类提供了依据。通过时间动态的频谱分析，给出了判断大雾成熟期的光谱特征，对判定大雾的发展与消散具有重要意义。