GPS气象观测应用的研究进展与展望

GPS(Global Position System)是美国第二代卫星导航系统。它的出现带来了当今世界上军事、民用导航技术的全面革新,在许多科学研究领域得到了极为重要的应用。同样地,在气象科学研究和业务应用方面也展示了广阔的前景。地基和空基的GPS气象探测已被看成为支持21世纪WMO计划的一种新的全球综合高空观测系统。美国气象学会第78届年会有不少相关研究报告,集中反映了欧美GPS气象应用的开发研究最新进展,可概括为以下3方面:(1)由UCAR(University Corporation for Atmospheric Research)主持的GPS/气象学(GPS/MET)计划已经取得了成功。1995年4月3日发射了一颗低轨卫星(ML-1),利用低轨卫星对GPS卫星进行掩星观测,可以获得5～45km高度范围内高分辨率的温度廓线(误差1～2℃)以及在5km高度以下大气层的温度分布已知的条件下(精确到2℃),确定这一层中水汽压垂直分布。更具吸引力的应用是将大气折射率或射线偏转角这些基本物理量直接同化到高分辨率的全球或中尺度天气预报模式中去,以提高预报的准确性。只要发射8颗低轨卫星,总费用约1亿美元,便可以为天气业务预报？     

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。     

GPS探测气象参数的技术进展

回顾了全球定位系统(GPS)探测气象参数(GPS/MET)的技术进展.全球定位系统探测气象参数利用GPS信号穿过大气受到大气折射而产生的延迟来探测大气中的温度、气压、水汽含量或湿度及电离层的电子浓度.就地基GPS/MET来看,GPS对中性大气层水汽的探测研究,主要集中在大气可降水量反演、水汽层析及GPS资料在数值预报模式中的应用等领域; GPS对电离层探测,主要应用于电离层变化的分析和研究,监测和预报电离层的危害方面.天基GPS/MET技术利用了导航卫星GPS星座和LEO小卫星在地球地平线边缘的上下相对运动,获取大气参数的垂直分布.GPS气象小卫星在太空飞行,探测范围大、频率高.两颗天基低轨GPS气象小卫星系统的高空资料收集能力就超过了现行全球高空气象探测能力的总和.天基GPS/MET掩星探测技术的业务实现将是全球高空大气探测技术发展的一次飞跃.GPS/MET的探测精度高、全天候、时间分辩率高、观测稳定、无需校正.可以预期, 这种新型的探测手段将是未来大气探测系统中重要的组成部分,随着GPS探测站网的建设和业务化,它所提供的数据源,将会对气象、环境、水文和空间天气等学科领域的研究产生深刻的影响.     

极轨卫星接收系统自动监控改进

卫星遥感在气象灾害监测中发挥着重要作用,但接收系统自动监控功能提高改进的需求也日益显现出来。应用PLC对极轨卫星接收系统自动监控功能进行整体改进,可显著提高接收站的自动化程度、接收效率及可靠性。1接收系统概况及自动监控功能现状接收站现有EOS/MOD IS、NOAA/FY卫星数     

极轨气象卫星数据Web共享平台的建设

基于国家科技部大力推行的DVB-S系统,依托AutoI、tSQLite、Prototype等开源软件构建了极轨气象卫星W eb共享平台,探讨了其方案设计和技术实现。该平台实现了极轨卫星数据实时处理、自动发布、W eb交互展示和数据共享等功能,有效地拓展了DVB-S数据接收系统的使用价值,为卫星数据的后续开发、成果交流及气象应用创造了有利条件。     

风云二号气象卫星双星共轨技术研究与应用

卫星空间位置部署调整过程中,新旧卫星业务的切换期间,卫星观测业务服务的暂停是不可避免的。随着气象卫星应用范围的扩大和服务需求的增多,卫星布局调整过程中保证业务服务不中断、业务质量不降低成为卫星业务管理的迫切需求。根据风云二号卫星和地面应用系统的业务体系和技术特点,研究了双星共轨工作的技术条件和业务影响,提出利用双星共轨技术实现新旧卫星更替时业务无缝切换的方案。采用双星共轨技术和业务无缝切换方法实现了风云二号卫星D、E、F、G的业务布局调整,达到了卫星业务不中断、业务质量不降低的目标。     

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     

以科技进步为建设和谐广东服务——广东省“文明单位”广州气象卫星地面站

拥有我国极轨、静止气象卫星地面接收应用系统，美国地球观测卫星EOS／MODIS资料接收系统，广州市气象观象台等大气探测手段的广州气象卫星地面站，重视人才的培养和引进，业务质量在国家卫星中心和广东省气象局一直名列前茅，在重大天气变化和重大灾害监测中发挥了积极作用。长期以来从事卫星遥感资料在国民经济各领域的应用研究，     

TOVS卫星反演信息采集处理功能和技术

ＴＯＶＳ卫星反演信息采集处理功能和技术,主要包括省台自动接收、分解、处理来自ＮＯＡＡ极轨气象探测卫星的多通道探测信息的反演资料和通过气象电路获取的由中国气象局卫星气象中心接收、处理后的ＴＯＶＳ反演资料;并研制、设计了ＴＯＶＳ资料的预处理技术和软件,以利于业务应用,这对全国省、市台接收、处理、应用高分辨的ＴＯＶＳ资料有实用价值     

COSMIC及其在气象领域的应用

COSMIC是利用现代遥感技术、通信技术和计算机技术解决当今地球科学重大问题的地球科学卫星探测系统。作为GPS／MET的后续计划，主要是为了进行气象与气候研究、气候监测、太空天气和大地测量等研究。COSMIC计划于2003年之前发射8颗低轨卫星，8颗卫星每天可进行4000次GPS观测。本文介绍COSMIC系统组成及COSMIC数据应用。     

我国风云极轨气象卫星及应用进展

我国风云极轨气象卫星数据,目前已经被应用在天气预报、气候预测、自然灾害、环境监测、科学研究等多个重要领域,为我国国民经济建设、国防建设、防灾减灾和全球许多国家的经济发展做出了重要贡献.本文介绍了我国风云极轨气象卫星的发展历程,重点阐述了目前风云极轨气象卫星在卫星数据预处理、定量产品反演、卫星资料同化等方面的应用研究进展...     

基于DVB/IP的气象应急卫星通信系统的设计与应用

为配合移动多普勒气象雷达车的数据传输,实现应急通讯的会商以及重大天气过程的直播和保障,利用卫星通信、计算机网络、无线通信、图像传输、多媒体制作等多种技术集成设计了DVB/IP气象应急卫星通信系统.该系统从数据收集和通信层面上立足于气象防灾减灾的需求,为气象应急保障服务和决策指挥提供了强有力的技术支撑,将对上海市气象局应急处置能力的提高起到一定推动作用.     

加拿大极地通信和气象卫星计划分析

北极是全球气候敏感区域之一,长期以来极地气象观测资料比较缺乏.为了提高北美及全球天气预报的准确性,加拿大航天局联合加拿大环境、气象、国防等部门多个单位共同启动了极地通信和气象卫星(PCW:Polar Communication and Weather)计划,持续提供50°N以北地区的通信服务和气象遥感观测.在气象方面,PCW将提供北极极地附近地区每隔15/30min的多光谱遥感信息,重点用于高纬度风场反演、海/湖冰、积雪和植被监测,云、气溶胶和火山灰信息反演,这些遥感信息在气候变化研究中将发挥重要作用.简要介绍了PCW计划的进展、卫星观测系统设计、轨道设计、遥感仪器、气象和空间天气的监测产品及应用.     

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.     

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。     

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。     

风云气象卫星数据存档与服务系统

国家卫星气象中心依托风云卫星工程,对多批次工程建设采取统一设计、滚动开发、分批扩展的方法,建成气象卫星数据存档与服务系统。系统架构于多个高性能计算机集群,应用可配置的动态加载容器和多机作业负载均衡并发处理技术将集群构建为高扩展性、高可用、高效率的业务系统。对Internet的全集数据共享技术、分布式时空一体化数据库存储技术、基于WebGIS的全球卫星影像发布技术、可视化处理与显示技术、三维地球影像发布技术、多源数据融合处理技术等多项关键技术进行研究与应用,为用户提供多种数据共享服务方式,提高了数据下载效率。目前,国家卫星气象中心已存档国内外21颗气象卫星801类共1150 TB数据,为24258个注册用户提供各类数据共享服务,该系统亦可通过配置扩展,适应未来国家卫星气象中心数据存档与服务的需求。     

边远气象站通信及信息传输解决方案

提出了一个适合于边远站(包括高山站)的卫星通信及气象信息传输的解决方案,方案中卫星通信系统采用PES 5000(PERSONAL EARTH STATION),局域网采用24口的交换机,利用W IN2000作为路由器搭建网络环境。建立LOTUS服务器,用于传递办公信息,开发适合的气象信息传输系统,采取中转的方式进行资料的接收处理,满足了边远气象台站业务、办公的信息传输要求。该方案在甘肃省马鬃山气象站成功实施。