气象卫星的结构与原理 2

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气象卫星实质上是一个高悬在太空的自动 化高级气象站，是空间、遥感、计算机、 通信和控制等高技术相结合的产物。就其 运行轨道的不同，分为两大类即：“太阳 同步极地轨道气象卫星”和“地球同步气 象卫星”。
1、简介：
第一类是绕地球极地轨道运转，运行高度一般 在1000公里左右，运行周期约115分钟，由于 它是逆地球自转方向而与太阳同步，沿着太阳 早升晚落的方向运行，故称其为“太阳同步轨 道气象卫星”。 第二类即“地球同步气象卫星”， 地球静止气象卫 星在赤道上35,880公里高处环绕地球。它的轨道可 以使它环绕地球的公转周期与地球的自转周期相等， 若在地面看，这 种轨道上的卫星好像静止在天空某 一地方不动，故又称它为地球静止气象卫星。
图一
大气窗和大气吸收带在遥感中的应用：
辐射与大气和地表之间的相互作用表现为辐 射的发射、吸收和反射，这为卫星遥感地表和大 气提供了大量的信息。例：卫星在大气窗区波段 可以测量地面、云层反射或发射的辐射，从而可 以得到地表、云面的反射特性或温度分布；卫星 在吸收带测量，可以得到大气温度和成分。 根据测量的目的，卫星选择不同的波长间隔 进行测量，这种波长间隔称做通道。为更多地获 取地面、云层和大气信息，目前卫星测量使用的 通道很多。
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有了每个卫星携带的专用仪器和整个 全球观测系统的配合，我们的气象卫 星才能为我们各行各业的研究与预报 提供更好的服务
1、气象遥感仪器：
卫星遥感是指以人造卫星为传感器平台的观测 活动，包括对地观测和面向太空环境的观测卫
星遥感技术 气象卫星利用上述仪器设备对卫里云图的拍摄 采取两种方式：一种是借助于地球上物体对太 阳光的反射程度而拍摄见光云图，只限于白天 工作；另一种是借助地球表面物体温度和大气 层温度辐射的程度，形成红外云图，可全天候 工作。
保障系统：保障卫星和专用系统在
空间正常工作的系统，也称为服务系 统。主要有结构系统、电源系统、热 控制系统、姿态控制和轨道控制系统、 无线电测控系统等。对于返回卫星， 则还有返回着陆系统
下面以1961年的TIROS卫星为例，讲解大致结 构组成 ：
这是日本的 一个静止气 象卫星，我 们可以看到， 气象卫星虽 然构造各有 不同，但它 们多是用太
阳能电池供 能的。
刚才提到专用系统和保障系统 专用系统对于气象卫星来讲主要由 哪些呢？
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专用系统：
气象卫星具有除一般卫星的基本结构和部 件外，还携带各类遥感仪器，包括电视摄 像机、红外探测仪、射电探测仪、多谱段 探测仪、气象雷达以及数据传输设备。
收来自地球—大气系统自身发射或 反射太阳的辐射，包括光学系统、
探测器、信号处理系统、输出装置
补充知识：气窗和大气吸收带
太阳或地球-大气的辐射在大气 中传输时被大气中的某种气体所 吸收。吸收随波长变化很大，在 一些波段吸收很强，在另一些波 段吸收很弱或没有吸收。（如图 一）对辐射吸收很强的波段就称 为该气体的吸收带；吸收很弱或 没有吸收的波段称为大气窗。
遥感器能够接收和测量地球及其大气 的可见光、红外与微波辐射，并将它
们转换成电信号传送到地面。地面接 收站再把电信号复原绘出各种云层、 地表和洋面图片，进一步处理后就可 以发现天气变化的趋势。气象卫星所 提供的气象资料已被广泛用于日常气 象业务、气象科学、海洋学和水文学 的研究。气象卫星的本领主要来自于 它携带的气象遥感器。
②地球静止气象卫星（覆盖地球三分之一）：它
在赤道上空静止轨道上，，不断地向地面输送地 球表面一个地区的可见光和红外线图片。在赤道 上空均匀分布5个地球同步气象卫星，就可对全球 进行24小时全面观测，昼夜不停地提供全球云图 资料。可直观、及时、准确地测到天气系统的全 貌。
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2、分别进一步认识：
①极轨气象卫星（覆盖全球）：也叫太阳同
步轨道气象卫星，轨道平面与赤道平面垂直， 倾角接近90°，围绕地球南北两极运行。利 用这种卫星可以进行全球观测，每天定时飞 经同一地区上空两次。极轨气象卫星可以为 天气预报提供全球的温、湿、云、辐射等气 象参数，监测大范围的自然灾害，研究全球 生态与环境变化。
第二小组成员分工：
组长: 资料收集： 资料整理、演讲稿与PPT制作、演讲：
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初步认识：
应用卫星一般由专用系统和保障系统组成。
专用系统：与卫星所执行的任务直接有关
的系统，也称为有效载荷。气象卫星具有除 一般卫星的基本结构和部件外，还携带各类 遥感仪器，包括电视摄像机、红外探测仪、 射电探测仪、多谱段探测仪、气象雷达以及 数据传输设备。
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气象卫星网络：
世界天气监视网
世界天气监视网在业务体系上由下列三个系统组成：
① 全球观测系统(GOS)。 ② 全球电信系统（GTS）。其任 务是收集和分发来自全球观测系 统的基本气象观测资料。 ③ 全球资料加工系统(GDPS)。 主要任务是通过世界气象中心、 区域气象中心和国家气象中心 等机构，为各成员提供加工的 基本气象资料。
详细来分常用的气象遥感仪器有三种：
② 高分 辨率红外 分光计：
它可以获得
① 多通道高分辨率扫描辐射 计：当对云层和大气扫描时，就能记
下云层和大气在各个波段可见光、红外、 微波的辐射强度，通过转变处理后，就 可以得到有用的大气参数。得到可见光 与红外的云图。
大气垂直温 度分布和水 汽分布。
③ 微波辐射计：卫星仪器接
2、数据传输：
1、气象遥感仪器获得的原始数据向地 面数据处理中心站传输，常用频段为 1700兆赫，数据传输速率较高，最高可 达28兆比特/秒； 2、气象遥感仪器获得的数据经卫 星上初步处理后，实时向地面发送 云图等气象资料，常用频段为137 兆赫和1700兆赫，数据传输速率较 低；
3、气象遥感仪器获得的数据经传 到地面作各种数据处理后，再通过 气象卫星向各地广播云图等气象资 料，常用频段为1700兆赫； 4、收集地面气象站、海洋自动浮标和设 置在无人值守地区的自动气象站所获得 的温度、压力、湿度等环境资料，常用 频段为401和468兆赫。