卫星气象学课件:第1章 绪论0
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卫星气象学——绪论授课教师:刘毅中国科学院大气物理研究所2015.3.11绪论卫星气象学是利用卫星探测资料研究大气的一门学科,它是随着人造地球卫星的出现,而发展起来的大气科学分支。
(气象)卫星遥感:利用(气象)卫星作为探测平台(对大气)进行的遥感探测。
气象卫星的组成\分类\观测对象\探测原理\反演方法\如何应用\发展现状\发展趋势历史进程卫星气象学是二十世纪60年代初开始出现一门新兴学科。
从1960年4月1日发射第一颗专用气象卫星TIROS-泰罗斯后,经历几个重要发展阶段。
70年代以前,气象卫星获得的主要资料是云图,并定性地应用于天气分析、天气预报和气象研究;70年代初期,卫星红外辐射仪投入业务应用,地面资料处理能力提高,使定量或半定量卫星探测资料,开始应用于大气科学各个分支。
80年代,随着气象卫星探测能力和对探测资料的处理能力提升,气象卫星提供更广泛资料,使卫星云图分析工作由纯定性分析向半定量和定量分析发展;以大尺度天气系统为主,向中小尺度天气系统发展;以气象分析应用为主,向气象、水文、海洋等多学科分析应用发展。
90年代,随着气象卫星对温度、风和湿度等探测精度提高,将资料更有效地应用于大气模式,以改进数值天气预报的结果,这是目前卫星气象学研究一个重要方面。
2000年以来,卫星观测臭氧、气溶胶、温室气体浓度、大气辐射平衡,都极大促进了数值天气预报、气候变化、环境监测研究。
Paul Crutzen, Mario Molina, and Sherry Rowland receive the 1995 Nobel Prize in Chemistry for their seminal discoveriesconcerning the chemistry of ozone阶段1:臭氧洞形成初期(2008年8月28日)阶段2:臭氧洞发展阶段(2008年9月21日)阶段3:臭氧洞初具规模(2008年9月26日)阶段4:臭氧洞加剧(2008年9月30日)阶段5:臭氧洞开始减弱(2008年10月8日)阶段6:臭氧洞继续减弱(2008年10月13日)阶段7:臭氧洞开始消亡(2008年11月1日)阶段8:臭氧洞消失(2009年1月14日)CO2探测仪初样结构光机结构以三个光谱仪组件为主体支撑结构,其它组件固定在上面材料选择上充分考虑温度膨胀的影响,提高谱线测量精度中国科学院长春光学精密机械与物理研究所初样整机光机装调光谱仪装调观测光谱Lamont地基观测(科学通报(2)夏季青藏高原对流层O3低值与夏季风爆发[ GRL 2009a]对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶高原高原高原高原高原高原高原高原沿31°N 东西向剖面沿93.75°E 南北剖面1997年6月1998年6月1999年6月2000年6月共10次对流层“微型臭氧洞”25 km平流层热带降水测量卫星TRMM(Tropical Rallfall Measuring Mission ) TRMM卫星观测台风“云塔”眼墙和整体三维结构中纬度天气系统的卫星云图分析中纬度地区大尺度云系分析逗点云系与低空风场实例右侧的红外图迭有低空气流。
太阳常数:指在不考虑大气作用,在平均日—地距离处,垂直于太阳入射的表面上接收到太阳的辐照度。
遥感: 在一定距离之外,不直接接触被测物体和有关物理现象,通过探测器接受来自被测物体(目标物)反射或发射的电磁辐射信息,并对其进行处理,分类和识别的一种技术.星下点:是指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点,用经纬度表示。
由于卫星运动和地球的自转,星下点在地球表面形成一条连续的运动轨迹,这一轨迹称为星下点轨迹。
截距:由于卫星绕地球公转的同时,地球不停地自西向东旋转,所以当卫星绕地球转一周后,地球相对卫星转过的度数称之为截距。
可见截距是两个升交点之间的经度差。
大气窗:通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或者散射而透过率较高的波段称做大气窗。
太阳同步卫星轨道(极轨卫星轨道):指卫星的运行的轨道平面与太阳始终保持固定的取向,由于这种卫星轨道的倾角接近90°选择性辐射体:如果物体的吸收率(或发射率)随波长而变,则这物体称做选择性辐射体黑体是指某一物体在任何温度下,对任意方向和任意波长的吸收率或发射率都等于l,这种物体称为黑体。
黑体:液态水、新雪;灰体:陈雪、冰;选择性吸收体:液态水云、卷云、土壤、草地、沙漠、森林、混凝土、城市;辐射平衡:如果一个物体在某一温度从外界得到辐射能,恰等于物体因辐射而失去的辐射能,则该物体的热辐射达到平衡,而温度保持不变,这一热辐射过程称做平衡热辐射或辐射平衡。
局地热力平衡:可设想大气中存在如下状态:在这个状态中,气体的每一体积元量犹如处在热力平衡状态中(对这个体积温度而言),这样的平衡称局地热力平衡。
基尔霍夫辐射定律:指的是在同样的温度下,各种不同物体对相同波长的单色辐射出射度与单色吸收比之比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。
大气的散射效应:主要起因于大气中悬浮的气溶胶粒子,如尘埃、水滴、冰晶等对电磁辐射的散射作用,它将使辐射在大气中传输时改变方向,散射过程中辐射能量将在空间重新分配,分配方式与辐射波长、粒子尺度和形状以及粒子的折射率有关。