卫星气象学基础
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182第一章年4月1日,TIROS卫星升空,开创了人造卫星应用于气象的新纪元。
2.什么是气象卫星,气象卫星用以什么目的气象卫星: 人造星体,在宇宙空间、确定的轨道上飞行,携带着各种气象探测仪器,以对地球及其大气和海洋进行气象观测为目的,测量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。
3卫星气象遥感探测的特点在空间固定轨道上运行自上而下进行观测全球和大范围的观测使用新的探测技术(遥感探测)提供丰富的观测资料,受益面广(气象+其他领域)4.遥感探测概念在一定距离之外,不直接接触被测物体和有关物理现象,通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息,并对其处理、分类和识别的一种技术。
分类按工作方式分为:被动遥感和主动遥感;按波段分为:紫外遥感、可见光遥感、红外遥感和微波遥感;按对象分为:大气遥感、海洋遥感、农业遥感和地质地理遥感等。
设备传感器,运载工具,接收系统内容各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究;遥感信息获取手段的研究;遥感信息的处理与分析判读技术的研究。
气象卫星资料直接在天气预报、大气科学研究中的应用。
(气象气象学内容)5.气象卫星的种类按轨道划分:近极地太阳同步轨道卫星倾角90度地球同步轨道卫星倾角为0度非同步轨道卫星倾角在90到0之间按功能划分:试验气象卫星业务气象卫星6.现有和未来静止业务气象卫星(了解)中国:FY-2C/D/E(105°E, °E,…)(后续FY-2F, 未来FY-4)美国:GOES –E/GOES-W(135°W , 70°W )(未来GOES-R)欧洲:METEOSAT-5/7, MSG(63°E, 0°E)(未来MTG)日本:MTSAT-1R/2R(140°E)三轴稳定俄罗斯 :GOMS (76°E ) 印度:INSAT (83°E )7.中国的气象卫星的命名:极轨气象卫星-风云奇数号 地球静止气象卫星-风云偶数号第二章1.卫星运动三定律(1)卫星运行的轨道是一圆锥截线(圆、椭圆、抛物线、双曲线),地球位于其中的一个焦点上;(2)卫星的矢径在相等时间内扫过的面积相等(即面积速度为常数); (3)卫星轨道周期的平方与轨道的半长轴的立方成正比 2.卫星在椭圆轨道上的总能量为:W (总能量)=(m 2v )/2(动能)– μm/r (势能) = –μm/2a 因此,卫星在轨道上的运行速度为2v = μ( 2/r – 1/a ) —— 卫星活力公式 3. 卫星运行周期椭圆轨道: 2T = 4μπ/32a圆轨道: 2T = 42π(R+H)3/μ轨道越高,速度越小,周期越长4.(1)轨道倾角:指赤道平面与轨道平面间的(升段)夹角。
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。
卫星气象学复习课第一章绪论1、卫星气象学与卫星遥感气象卫星、卫星气象学、遥感及其分类;气象卫星遥感;2、气象卫星的种类及我们国家气象卫星进展概况其次章卫星运动规律和气象卫星轨道1、卫星的轨道参数地理坐标中的轨道参数:星下点、升交点和降交点、截距、倾角2、气象卫星轨道的分类(按卫星轨道参数分类:如倾角、高度、偏心率)第三章卫星遥感辐射基础1、电磁波段的划分2、辐射能、辐射通量、辐射通量密度、汲取率、放射率、黑体、灰体第四章卫星观测仪器和观测要素及区分率1、卫星探测区分率卫星探测的区分率有三种:空间区分率、灰度区分率或温度区分率和时间区分率;几种区分率之间的关系;2、卫星对地的扫描方式大致有四种:1)单个探测器线扫描2)多探测器扫描3)线性阵列探测器前推式扫描4)圆锥扫描:2、卫星云图的图像表示和增加处理图像的数字化、卫星云图的增加处理(反差增加、分层增加)第五章卫星云图分析基础1、可见光云图的基本特点:可见光云图色调的主要影响因子一反照率和太阳高度角2、红外云图的基本特点:影响红外云图色调的因子;3、卫星云图上识别云的六个判据:结构型式、范围大小、边界外形、色调、暗影和纹理4、卫星云图上各类云的识别:积云、积雨云、卷云、层云等第六章中纬度天气系统的卫星云图分析1、大尺度云系类型:带状云系、涡旋云系2、逗点云系、斜压叶状云系、变形场云系、细包状云系(云型及其与凹凸流场的配置)3、水汽图的边界分析:头边界、内边界、干涌边界和底边界、回流边界4、采用卫星云图分析500hPa槽线:1)逗点云系定槽线;2)由大片中高云云区定槽线位置;5、卫星云图确定地面高压脊线位置;6、采用卫星云图确定地面冷锋的位置;冷锋云系的强度变化、我们国家南方冷锋云系及其移动特征。
7、暖锋云系、锢囚锋云系、静止锋云系的云图特征8、我们国家夏季梅雨锋云系特点9、确定高空急流轴的四条规章第七章卫星云图在热带天气分析和预报中的应用1、热带地区云的类别和云系的尺度分类2、热带云团的垂直空间结构、云团种类;3、热带辐合带(ITCZ)云系特点,及其长、短期变化特征;热带辐合云带的类型;4、台风的云系结构、推断热带扰动进展成台风的云图特征、台风云型的主要类型、卫星云图上确定台风中心。
雷达与卫星气象学第一部分第一章一、我国天气雷达的频率范围1.S波段天气雷达的频率范围在2700MHz-2900MHz;C波段天气雷达的频率范围在5300MHz-5500MHz;X波段天气雷达的频率范围在8000MHz-12500MHz;2.CINRAD-SA\CINRAD-SB\CINRAD-CB分别属于哪个波段。
二、天气雷达原理及组成:1.常规天气雷达:天气雷达间歇性地向空中发射电磁波(称为脉冲式电磁波),它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播,在传播的路径上,若遇到了气象目标物,脉冲电磁波被气象目标物散射,其中散射返回雷达的电磁波(称为回波信号,也称为后向散射),在荧光屏上显示出气象目标的空间位置等的特征。
2.多普勒天气雷达:当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时,如遇到活动目标,回波的频率与发射波的频率出现频率差,称为多普勒频率。
根据多普勒频率的大小,可测出目标对雷达的径向相对运动速度;根据发射脉冲和接收的时间差,可以测出目标的距离。
同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线,滤除干扰杂波的谱线,可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。
所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强,能探测出隐蔽在背景中的活动目标。
3.天气雷达组成:主要由天线、馈线、伺服、发射机、接收机、信号处理、产品生成、显示终端等组成。
天线:发射/接收电磁波;馈线:传导电磁波;伺服:天线等的运转;发射机:产生电磁波;接收机:接收处理电磁波信号处理:处理回波信息;产品生成:根据算法,生成应用产品/控制雷达;显示终端:显示产品、控制雷达4.新一代天气雷达的基本结构:主要由三大系统组成:RDA—雷达数据采集子系统;RPG—雷达产品生成子系统;PUP—主用户终端子系统。
5.RDA主要结构:天伺系统、发射机、接收机、信号处理;主要功能是产生和发射射频脉冲,接收目标物对这些脉冲的散射能量,并通过数字化形成基本数据——反射率因子、平均径向速度和径向速度谱宽。