氣象衛星的發展和應用

王淑蕊

摘 要：氣象衛星是人類觀測衛星的重要途徑，實現了人類從太空觀測地球大氣的目標。氣象衛星的實效性較強，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生產以及百姓生活。

關鍵詞：氣象衛星;發展;應用

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

1.氣象衛星的發展

1.1氣象衛星的種類

氣象衛星綜合了空間技術、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，可以將氣象衛星分為兩種類型，分別是極地氣象衛星與地球靜止氣象衛星，本種劃分依據是軌道的差異。極地氣象衛星是同步于太陽旋轉，地球靜止氣象衛星則是和地球保持同步運行狀態。氣象衛星包括低軌和高軌兩種軌道類型，重復觀測容易實現，具有較大的成像面積，能夠對宏觀同步信息有效獲取，數據處理容量得到減少。極地氣象衛星一般有600-1500米左右的飛行高度，每天都會兩次經過某一個地區，這樣全球氣象資料即可在12個小時左右更新。同步氣象衛星具有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氣象衛星的發展現狀

首先，風云一號衛星。上個世紀七十年代后，我國開始投入大量的精力，對氣象衛星進行研發。九十年代以后的十年間，我國成功將4顆衛星發射于掏空。風云系列衛星的研發和發射，主要是將相應的材料提供給衛星運行軌跡高度的空間粒子成分以及監測空間的環境，同時對表面反射率進行測量，將全球地圖、區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，風云二號系列衛星。上個世紀八十年代，我國開始研究風云二號系列衛星。在發射第一顆試驗衛星時，出現了嚴重困難。后經過反復試驗，終于在1997年將風云二號衛星成功發射于太空。本顆衛星的自旋穩定較好，但是有故障出現于天線消旋系統中，進而導致工作狀態不夠穩定。經過5年左右的在軌運行后，衛星的系統工作狀態開始保持有效運行，且具有較好的云圖質量，但是不利于衛星氣象的應用。為了解決這個問題，2000年我國又成功發射了風云二號第三顆衛星，通過系統分析和研究之后，解決了上一顆衛星出現的問題，目前已經在較多領域內得到了廣泛應用。

2.氣象衛星的應用探討

2.1在氣象領域的應用

對于氣象衛星來講，最基本的功能是分析和預報天氣。通過有機結合氣象衛星產品與氣象業務，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。研究發現，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80%左右的面積，海洋地區人類無法居住，那么就無法了解這些地區的大氣初始狀態。針對這種情況，可以借助于氣象衛星，探測全球大氣。實踐表明，在天氣預報中合理應用衛星資料，對天氣預報領域的發展起到了有效的促進作用。

此外，我國沿海地區的經濟較為發達，但是很容易受到中尺度天氣系統的惡劣影響，而中尺度的系統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星信息資料的重要支撐，通過研究這些氣象衛星信息資料，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，氣象衛星射出的長波輻射緊密聯系著天空云、云頂溫度等內容，可以在很大程度上將降水強度反應出來，促進人們對大氣環流系統的范圍、強度等深入了解與掌握。

2.2在環境和自然災害領域的應用

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

其次，在自然災害監測方面。一是臺風監測。借助于衛星云圖，通過分析判斷臺風的發生、發展過程，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、干旱災害監測。研究發現，氣象衛星不具備較高的分辨率，借助于衛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。將衛星圖像上的經緯度、行政邊界信息等充分納入考慮范圍，即可對水災發生位置、區域、水淹面積等合理確定。在干旱監測方面，則是將極軌氣象衛星傳感器探測的數據充分納入考慮范圍，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，可以被極軌氣象衛星的短波紅外窗區有效監測到。四是沙塵暴監測。氣象衛星能夠有效監測地表反射率、輻射率以及云系差異，那么通過科學分析可見光、紅外多光譜的衛星通道信息，即可對沙塵暴的發生過程、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據，即可對植被指數值有效確定，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據，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，那么說明本區域內集中了較多的魚群。通過氣象衛星監測，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，在西北高原地區的水庫調度領域，借助于氣象衛星，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展。在未來的發展中，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星的監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測，為人們生活質量的提升、社會經濟的發展，做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]楊忠東，劉健.氣象衛星可見光紅外光學成像儀發展沿革[J].應用氣象學報，2016，3（10）：123-125.

[2]陸風，張曉虎.風云四號氣象衛星成像特性及其應用前景[J].海洋氣象學報，2017，3（13）：55-57.

[3]江華群.我國氣象衛星資料在氣象業務中的應用進展與展望[J].農業與技術，2018，3（13）：55-57.