氣象衛(wèi)星的發(fā)展和應用

王淑蕊

摘 要：氣象衛(wèi)星是人類觀測衛(wèi)星的重要途徑，實現(xiàn)了人類從太空觀測地球大氣的目標。氣象衛(wèi)星的實效性較強，具有較高的探測精準度和較廣泛的探測范圍，受到了人們充分的重視。目前，氣象衛(wèi)星在我國諸多領域得到了廣泛應用，在較大程度上影響到了我國企業(yè)生產(chǎn)以及百姓生活。

關鍵詞：氣象衛(wèi)星;發(fā)展;應用

前言：上個世紀六十年代，美國發(fā)射了世界上第一顆氣象衛(wèi)星。經(jīng)過幾十年的技術創(chuàng)新，我國也成功研發(fā)出來了極地氣象衛(wèi)星和地球靜止氣象衛(wèi)星兩種類型，業(yè)務化得到逐步實現(xiàn)。借助于氣象衛(wèi)星，可以對大氣、地表信息有效獲取，進而在天氣預報、氣候預報、環(huán)境與自然災害監(jiān)測等領域得到了廣泛應用，在較大程度上促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展與社會的進步。

1.氣象衛(wèi)星的發(fā)展

1.1氣象衛(wèi)星的種類

氣象衛(wèi)星綜合了空間技術、遙感技術、計算機技術、通信控制技術等一系列先進技術，屬于在太空中高懸的自動化高級氣象站。一般情況下，可以將氣象衛(wèi)星分為兩種類型，分別是極地氣象衛(wèi)星與地球靜止氣象衛(wèi)星，本種劃分依據(jù)是軌道的差異。極地氣象衛(wèi)星是同步于太陽旋轉，地球靜止氣象衛(wèi)星則是和地球保持同步運行狀態(tài)。氣象衛(wèi)星包括低軌和高軌兩種軌道類型，重復觀測容易實現(xiàn)，具有較大的成像面積，能夠對宏觀同步信息有效獲取，數(shù)據(jù)處理容量得到減少。極地氣象衛(wèi)星一般有600-1500米左右的飛行高度，每天都會兩次經(jīng)過某一個地區(qū)，這樣全球氣象資料即可在12個小時左右更新。同步氣象衛(wèi)星具有3萬千米以上的運行高度，軌道平面重合于地球的赤道平面。本種類型的衛(wèi)星覆蓋面積較大，只需要5顆左右，即可對全球進行完全覆蓋。

1.2氣象衛(wèi)星的發(fā)展現(xiàn)狀

首先，風云一號衛(wèi)星。上個世紀七十年代后，我國開始投入大量的精力，對氣象衛(wèi)星進行研發(fā)。九十年代以后的十年間，我國成功將4顆衛(wèi)星發(fā)射于掏空。風云系列衛(wèi)星的研發(fā)和發(fā)射，主要是將相應的材料提供給衛(wèi)星運行軌跡高度的空間粒子成分以及監(jiān)測空間的環(huán)境，同時對表面反射率進行測量，將全球地圖、區(qū)域地圖等資料提供給國家，同時，海洋水氣、海表溫度、植被等也是測量的重要內容。

其次，風云二號系列衛(wèi)星。上個世紀八十年代，我國開始研究風云二號系列衛(wèi)星。在發(fā)射第一顆試驗衛(wèi)星時，出現(xiàn)了嚴重困難。后經(jīng)過反復試驗，終于在1997年將風云二號衛(wèi)星成功發(fā)射于太空。本顆衛(wèi)星的自旋穩(wěn)定較好，但是有故障出現(xiàn)于天線消旋系統(tǒng)中，進而導致工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定。經(jīng)過5年左右的在軌運行后，衛(wèi)星的系統(tǒng)工作狀態(tài)開始保持有效運行，且具有較好的云圖質量，但是不利于衛(wèi)星氣象的應用。為了解決這個問題，2000年我國又成功發(fā)射了風云二號第三顆衛(wèi)星，通過系統(tǒng)分析和研究之后，解決了上一顆衛(wèi)星出現(xiàn)的問題，目前已經(jīng)在較多領域內得到了廣泛應用。

2.氣象衛(wèi)星的應用探討

2.1在氣象領域的應用

對于氣象衛(wèi)星來講，最基本的功能是分析和預報天氣。通過有機結合氣象衛(wèi)星產(chǎn)品與氣象業(yè)務，可以促使短期天氣分析能力、天氣預報質量得到提升和增強。研究發(fā)現(xiàn)，選用資料的初始值直接影響到天氣預報的準確率，眾所周知，海洋在地球上占據(jù)80%左右的面積，海洋地區(qū)人類無法居住，那么就無法了解這些地區(qū)的大氣初始狀態(tài)。針對這種情況，可以借助于氣象衛(wèi)星，探測全球大氣。實踐表明，在天氣預報中合理應用衛(wèi)星資料，對天氣預報領域的發(fā)展起到了有效的促進作用。

此外，我國沿海地區(qū)的經(jīng)濟較為發(fā)達，但是很容易受到中尺度天氣系統(tǒng)的惡劣影響，而中尺度的系統(tǒng)特征信息溫度與溫度場、中尺度云系結構、降水信息等是氣象衛(wèi)星信息資料的重要支撐，通過研究這些氣象衛(wèi)星信息資料，可以有效指導天氣預報工作的開展，促使中尺度大氣預報服務質量得到提升。此外，氣象衛(wèi)星射出的長波輻射緊密聯(lián)系著天空云、云頂溫度等內容，可以在很大程度上將降水強度反應出來，促進人們對大氣環(huán)流系統(tǒng)的范圍、強度等深入了解與掌握。

2.2在環(huán)境和自然災害領域的應用

首先，在生存環(huán)境實時監(jiān)測方面。一是能夠有效監(jiān)測大氣環(huán)境與海洋環(huán)境，氣象衛(wèi)星在監(jiān)測過程中，深入研究臭氧變化狀況，可以將高層大氣氯化氫增長態(tài)勢反映出來。同時，科學技術的革新，氣象衛(wèi)星技術日趨成熟，還可以有效預測大氣中的化學成分。在海洋監(jiān)測中，可以跟蹤預測漁業(yè)和魚群，還能夠監(jiān)測河口泥沙，進而方便人們對河灘擴大狀態(tài)進行了解，促進河流改道、港口選址等工作的順利實施。二是能夠實時監(jiān)測城市環(huán)境指數(shù)。氣象衛(wèi)星通過監(jiān)測溫度變化，即可對城市熱島效應有效監(jiān)測;通過遙感技術，監(jiān)測區(qū)域植被等農作物變化狀況，即可對城市化發(fā)展進程等有效了解。

其次，在自然災害監(jiān)測方面。一是臺風監(jiān)測。借助于衛(wèi)星云圖，通過分析判斷臺風的發(fā)生、發(fā)展過程，即可對臺風天的位置合理確定，對臺風強度、登陸地點等科學預測，甚至能夠對降水量有效確定，將這些信息提供給相關部門，可以向社會及時發(fā)出通知，進而減低臺風帶來的危害和影響。二是洪澇、干旱災害監(jiān)測。研究發(fā)現(xiàn)，氣象衛(wèi)星不具備較高的分辨率，借助于衛(wèi)星圖像無法對水體泛濫情況直接判斷，而通過對比分析相應時間段內的水體圖像，即可有效了解水體變化情況。將衛(wèi)星圖像上的經(jīng)緯度、行政邊界信息等充分納入考慮范圍，即可對水災發(fā)生位置、區(qū)域、水淹面積等合理確定。在干旱監(jiān)測方面，則是將極軌氣象衛(wèi)星傳感器探測的數(shù)據(jù)充分納入考慮范圍，合理計算，即可對農作物干旱程度、土壤干旱程度等有效了解。其主要原理是這樣的：土壤過于干燥的話，就會產(chǎn)生較大的晝夜溫差;而土壤具有較高含水率的話，就會有較小的晝夜溫差。因此，通過遙感技術的應用，實時監(jiān)測某一時間段內的最高溫度和最低溫度，借助于相應計算模型的支持，即可對土壤含水狀況有效掌握。三是森林火災監(jiān)測。一般來講，森林火災具有上千度的溫度，可以被極軌氣象衛(wèi)星的短波紅外窗區(qū)有效監(jiān)測到。四是沙塵暴監(jiān)測。氣象衛(wèi)星能夠有效監(jiān)測地表反射率、輻射率以及云系差異，那么通過科學分析可見光、紅外多光譜的衛(wèi)星通道信息，即可對沙塵暴的發(fā)生過程、影響范圍等有效預測，促進了沙塵暴治理研究工作的深入開展。

2.3其他應用

借助于氣象衛(wèi)星的第二遙感通道，能夠對反輻射值、植物葉綠色含量等有效探測，合理計算這些探測數(shù)據(jù)，即可對植被指數(shù)值有效確定，進而將植物的生長狀況充分反映出來。植被指數(shù)值直接關系到農作物的生長及收成，綜合分析植被變化狀況以及其他的相關氣象數(shù)據(jù)，可以對年度農作物情況綜合評估。其次，魚類對水溫要求具有較大的差異，如果海表溫度存在著較大的變化，那么說明本區(qū)域內集中了較多的魚群。通過氣象衛(wèi)星監(jiān)測，可以對海洋表面溫度變化情況有效了解，進而對魚群快速尋找，促使捕魚量得到提升。此外，在西北高原地區(qū)的水庫調度領域，借助于氣象衛(wèi)星，可以對積雪深度、面積、雪融、徑流狀況等有效了解，進而促進水庫調度工作的科學實施。

3.結論

綜上所述，氣象衛(wèi)星目前在諸多領域內得到了廣泛的應用，促進領域的進步和發(fā)展。在未來的發(fā)展中，遙感技術、通信技術、計算機技術的革新與成熟，將會顯著提升氣象衛(wèi)星的監(jiān)測精確度以及空間分辨率，進而對全球氣候變化等內容更好的監(jiān)測，為人們生活質量的提升、社會經(jīng)濟的發(fā)展，做出更大的貢獻。

參考文獻

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