卫星气象学课件:第6章 中纬度天气系统-3
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-1 182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 )
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。
卫星气象学
名词解释
升交点:卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为升段,把轨道的升段与赤道的交点称为升交点。
降交点:卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为降段,把轨道的降段与赤道的交点称为降交点。
轨道面:根据理论力学,卫星在地球引力(有心力)作用下的运动为平面运动。该平面称轨道面,轨道面过地心。
轨道倾角:指赤道平面与轨道平面间的(升段)夹角。
探测周期(T):指卫星绕地球运行一圈的时间。
截距(L):连续两次升交点之间的经度数。(L=T*15度/小时)。
星下点:卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。
轨道数:指卫星从一个升交点开始到下一个升交点为止环绕地球运行一圈的轨道序数。
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,通过探测器接收来被测目标物发射或反射的电磁辐射信息,并对其处理、分类和识别的一项技术。
三大宇宙速度:①环绕速度:7.912km/s
②逃逸速度:11.2km/s
③卫星脱离太阳系进入银河系的最小速度:16.9km/s
自旋稳定:若卫星绕自身对称轴以一定的角度旋转,在没有空气阻力的情况下卫星的角动量守恒,因而自转轴方向始终不变,这种卫星稳定的方式称为自旋稳定。
三轴定向稳定:卫星三个方向上始终保持稳定,取卫星的三个方向为轴并使其保持稳定:
①俯仰轴:与卫星轨道平面垂直,控制卫星上下摆动
②横滚轴:平行于轨道平面,且与轨道方向一致,控制卫星左右摆动
③偏航轴:指向地球中心,控制位卫星沿轨道方向运行
入轨速度:火箭将卫星送入轨道的瞬时速度。
黑体: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1。即α(λ)恒等于1.
灰体:物体的吸收率与波长无关,且为小于一的常数。
选择性辐射体:物体的吸收率随波长而变化,即a=a(λ)。
辐射能Q:指电磁辐射所携带的能量,或物体发射的全部能量,其单位为J(焦耳)。
辐射通量φ:指单位时间内通过某一表面的辐射能。
气象卫星1
一 填空题
1、卫星气象学是指如何利用气象卫星探测各种(气象要素),并将其探测到的资料如何应用于(大气科学)研究的一门学科。
2、静止气象卫星则对〔灾害性天气〕系统,包括对〔台风〕、暴雨和植被生态动态突变的实时连续观测具有突出的能力。
3、气象卫星遥感探测的特点:(固定)轨道上对地球大气进行观测;实现(全球和大范围)观测;在空间(自上而下)观测;气象卫星采用(遥感)探测方式;有利于新技术的发展和推广应用.
4、地球上的能源主要来源于太阳,太阳是〔被动〕遥感最主要的辐射源。 5、积雨云在可见光图像上是 (白) 色调,在红外云图上是 (白) 色调;卷云在可见光云图上是 (灰) 色调,在红外云图上是 (白) 色调。
6、对于一个成熟的逗点云系,常表现为大尺度的逗点云系,由以层状云为主的〔斜压叶状云系〕、对流性中低云为主的〔涡度逗点云系〕和以卷云为主的〔变形云带〕构成。
7、对一个成熟的锢囚锋气旋来说,锢囚锋要定在云带〔后边界〕附近;静止锋定在云带的〔前边界〕附近;冷锋定在云带的〔中间〕部分。
8、冷锋云带是〔气旋性〕弯曲,向南〔凸〕出;高空急流云带是〔反气旋性〕弯曲,向〔北〕拱。
9、目前利用卫星资料估计降水主要分为两类:(云指数法) 和(生命史法) 。
10、卫星云图上,飑线形成和发展的四种类型是:(断线发展型)、〔向后拓展型)、〔碎块合并型)和(嵌入块发展型)。
11、卫星云图上中尺度天气系统的云系有:(飑线)云系,中尺度高压雷暴云团,(局地热力)对流云系等.
12、热带云团云团在垂直方向上分成三层: 流入层、〔垂直运动〕层、 流出层 。其中流入层:从地面到〔1500m〕的边界层。
13、东风波云型包括〔倒V〕云型和〔涡旋状〕云型。
14、暴雨云团一般出现于〔风垂直切变较小〕的情况下,其型式可以为圆形、多边形、涡旋状和不规则形状。
15、热带气旋的云型变化通常〔超前于〕热带气旋的气压变化。