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[卫星]气象卫星让风云不再难测

[卫星]气象卫星让风云不再难测
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气象卫星监测热带气旋模拟图 。
[卫星]气象卫星让风云不再难测
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第一颗气象卫星“泰罗斯-1”拍摄的天气图像 。
[卫星]气象卫星让风云不再难测
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GOES-8静止轨道气象卫星 。
[卫星]气象卫星让风云不再难测
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NOAA-18卫星是NOAA系列极轨气象卫星中的最新型号 。
气象卫星监测热带气旋模拟图 。
第一颗气象卫星“泰罗斯-1”拍摄的天气图像 。
GOES-8静止轨道气象卫星 。
NOAA-18卫星是NOAA系列极轨气象卫星中的最新型号 。
郭国 李会超
今天是我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”50周年纪念日 。 气象卫星出现之前 ， 人们大都只能依靠固定的气象站或气球、探空火箭等手段对天气系统进行探测 。 这些探测手段在空间和时间上覆盖的连续性都存在局限 ， 而天气变化又是一种区域性甚至是全球性的变化 ， 这使得气象学家们迫切需要一种能够实时全面掌握天气系统变化的观测工具 。 气象卫星就是在这样的背景下应运而生的 。
低轨道气象卫星 开启太空气象观测
上世纪五六十年代 ， 美国军方和民用气象部门分别开展了气象卫星的研制计划 。 1954年 ， 美国俘获了德国V2火箭 ， 在对其研究过程中有人提议能否在火箭上绑一个自动照相机 ， 并通过照片来观察地面情况 ， 气象卫星由此萌芽 。
1959年2月17日 ， 美国军方研制的“先锋2号”卫星在卡纳维拉尔角被发射升空 ， 成为人类历史上首颗以气象观测为目的的人造卫星 。 按既定设计 ， 这颗卫星上的光学设备能对地球进行持续拍摄 ， 可获取大气中云层的情况 。 然而 ， 由于这颗卫星的自旋姿态不稳定 ， 且其所在的椭圆轨道无法开展持续而有价值的观测 ， 因此这颗卫星并没有产生数量可观的有用数据 。
人们公认的第一颗成功的气象卫星 ， 是美国航天局研制的“泰罗斯-1”气象卫星 。 这颗在1960年4月1日发射升空的气象卫星 ， 携带了光电摄影系统和红外辐射计 ， 分别可以从可见光和红外辐射波段获取天气系统的信息 。 其中 ， 光电摄影系统仅在所观测的位置处于白天时可用 ， 而红外辐射计则可以昼夜连续工作 。 “泰罗斯-1”运行在一条轨道倾角为四十多度的近地轨道上 ， 首次成功拍摄到了气旋、多种云层等大气物理现象 。 在其可靠运行的78天时间里 ， 总共传回了22952张天气图片 ， 验证了在太空中进行气象观测是可行的 。 随后 ， 美国又发射了9颗试验性质的“泰罗斯”气象卫星 ， 使有关技术进一步成熟 。
“泰罗斯”卫星工作于轨道倾角较低的近地轨道上 ， 虽然能够完成看清天气系统的第一步 ， 但其观测范围不能覆盖全球 ， 尤其是南北极地区 。 同时 ， 这种轨道经过某个地区时 ， 其光照条件并不固定 ， 给数据的分析使用带来了困难 。
极轨气象卫星 全天候三维探测地球大气
为了解决上面提到的问题 ， 科学家和工程师们想到了让卫星工作在轨道倾角较高、经过南北两极的太阳同步轨道上 。 这种轨道的高度在600公里至800公里 ， 随着地球的自转 ， 运行在这个轨道上的卫星有机会经过全球的大部分区域上空 ， 在累积一定时间的观测数据后 ， 就能给出整个地球的天气系统全球观测 。 此外 ， 太阳同步轨道上的卫星 ， 每次经过不同地区上空时 ， 所有地区的光照条件是相同的 。 这样 ， 就使得观测资料的分析与使用更加便捷 。
1966年2月3日 ， 太阳同步轨道气象卫星“艾萨”1号升空 。 该卫星轨道高度约1400千米 ， 云图分辨率为4000米 。 此后 ， 美国又陆续发射了8颗“艾萨”系列卫星 。 进入上世纪七十年代后 ， 美国国家海洋和大气管理局负责的NOAA系列气象卫星 ， 使极轨气象卫星的应用进入了业务化 。 这些卫星开始应用三轴稳定的姿态控制方式 ， 可以连续稳定地获取数据 ， 预报员们开始将卫星数据引入日常业务预报中 。 在这代卫星中 ， 多通道高分辨率扫描辐射技术开始得到应用 ， 卫星可以昼夜连续获得不同波段的数据 ， 预报人员可以从中反演天气子系统的诸多参数 。


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