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国家卫星气象中心

发布时间:2019-06-10 20:28 来源:未知 编辑:admin

  国家卫星气象中心成立于1971年,是中国气象局直属事业单位。作为国家级科技型公益性业务单位,负责拟订我国气象卫星和卫星气象事业发展规划,承担气象卫星应用系统的业务运行和我国在轨气象卫星的运行管理,负责气象卫星应用系统工程建设,从事与卫星气象相关的科学技术研究,开展气象卫星数据与产品的应用和服务,还承担对气象部门进行卫星遥感应用的技术指导等任务。

  国家卫星气象中心空间天气监测预警服务任务,主要工作是利用国内外气象卫星空间环境观测资料,统计分析各类空间环境物理参数随时间的变化特征,开发建立“空间天气”监测预警系统,为航天领域故障的预防和分析及人类生命和健康等提供空间环境监测和预警服务。

  国家卫星气象中心致力于我国的气象卫星事业。我国先后于1988年9月7日、1990年9月3日、1999年5月10日和2002年5月15日,成功地发射了四颗“风云一号”极轨气象卫星,2008年5月27日、2010年11月5日成功地发射了“风云三号”极轨气象卫星A星和B星。于1997年6月10日、2000年6月25日、2004年10月19日、2006年12月8日、2008年12月23日和2012年1月13日成功地发射了六颗“风云二号”静止气象卫星。我国已成为国际上同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的少数国家和地区之一。世界气象组织已将我国风云卫星纳入全球业务应用气象卫星序列。

  目前,我国已形成了以国家级数据处理和服务中心为主体,以北京、广州、乌鲁木齐、佳木斯4个国家级接收站并和瑞典基律纳组成接收站网,与31个省级卫星遥感应用中心和2500多个卫星资料接收利用站组成全国卫星遥感应用体系。除接收风云系列气象卫星外,还接收利用美国、欧洲、日本等国家和组织的多颗卫星资料,使其直接服务于气象部门和国民经济其它部门。在天气预报、气候预测、环境和自然灾害监测等方面发挥了重要作用,收到了显著的社会和经济效益。

  风云气象卫星数据产品用户遍及气象、海洋、农业、环保、水利、交通、科技、教育等部门,卫星数据共享注册用户已经达到22000多人。2009年数据共享服务量超过200TB,达到国际领先的卫星数据共享服务水平采用卫星数字视频广播(DVB-S)技术建成的风云气象卫星数据广播分发系统CMACast,是全球地球观测组织(GEO)的全球卫星数据广播分发体系的三个核心成员之一。

  40年来,在几代气象科技工作者和航天科技工作者的不懈努力下,我国气象卫星从无到有,从小到大,从弱到强,成为全球对地观测业务卫星序列中重要成员,实现了由试验卫星向业务卫星的转变,实现了极轨气象卫星升级换代和上午星、下午星组网观测,实现了静止气象卫星“双星观测、在轨备份”的业务运行,实现了卫星在轨稳定、超寿命运行,以及多领域应用、多部门共享,为国民经济建设和社会发展,以及防灾减灾等做出了突出贡献,也步入了国际气象卫星先进行列。

  风云一号系列气象卫星是我国自行研制发射的第一代极轨气象卫星,由四颗气象卫星组成,即风云一号/A/B/C/D,前两颗为试验用卫星,后两颗为业务应用卫星。风云一号C/D星探测仪器通道由五通道增加到十通道。风云一号C星(FY-1C)是我国的第一颗太阳同步极地轨道业务气象卫星,工作了4年9个月,超过设计寿命两年多。风云一号D星(FY-1D)于2002年5月15日成功发射,至今仍保持稳定运行。

  风云二号系列静止气象卫星是我国第一代静止气象卫星,计划发射7颗,即风云二号A/B/C/D/E/F/G,两颗试验星(风云二号A/B),六颗业务星(风云二号C/D/E/F/G/H)。其中风云二号A星于1997年6月10日发射成功,风云二号B星于2000年6月25日发射成功,姿态均为自旋稳定,只有一个三通道扫描辐射计,设计寿命3年。从风云二号C星起,扫描辐射计将由三个通道增加到五个通道,在性能上较风云二号A/B两星有较大的改进与提高。风云二号C星计划于2004年10月发射。D星、E星、F星分别计划于2006年2009年和2012年发射。

  中国位于全球气候脆弱带,旱涝、高温、冷寒等气候灾害频繁发生。风云二号静止气象卫星资料越来越成为天气分析,预报服务中必不可少的重要监测手段。对灾害性天气的监测,特别是对台风、暴雨、洪水、沙尘暴等重大自然灾害的监测,静止气象卫星发挥了重要作用。

  风云三号系列极轨气象卫星是我国第二代极轨气象卫星,为适应遥感技术和反演方法的快速发展,风云三号气象卫星有效载荷设计较第一代极轨气象卫星实现了跨越性变化,引领中国气象卫星进入全天候定量遥感探测新阶段。

  在广泛调研并结合气象卫星资料处理实践的基础上,国家卫星气象中心提出了发展风云三号气象卫星的战略目标:志在解决三维大气探测和全天候探测,大幅度提高全球资料获取能力,进一步提高陆地、海表、云层物理参数遥感能力,从而获得全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。

  风云三号极轨气象卫星计划发射8颗,包括两颗试验星,6颗业务卫星。第二代极轨气象卫星风云三号A星于2008年5月成功发射,星载遥感仪器数量由第一代的1个增加到11个,实现全球天气、气候、环境和灾害的综合遥感;增加了紫外和微波遥感仪器,实现了紫外、可见光、红外和微波的全波谱探测;仪器分辨率从千米级提高到百米量级,实现了精细化观测。风云三号A星的发射与运行,不仅标志着我国气象卫星成功实现了升级换代,而且也标志着我国气象卫星进入了定量应用的新阶段。风云三号实现了全球、全天候、三维、定量、多光谱的遥感探测,气象卫星综合观测能力进一步提高。2010年11月,风云三号B星发射成功,它是我国第一颗下午轨道气象卫星,与风云三号A星共同实现了我国极轨气象卫星上、下午星组网观测,将全球观测时间分辨率从12小时提高到6小时,进一步增强了我国防灾减灾和应对气候变化能力。

  风云四号静止气象卫星是我国第二代静止气象卫星,未来的主要发展方向是,增加对地观测的频次和观测区域的机动性,进一步提高短时和短期天气预报的准确率,加强对中小尺度天气系统的监测和分析;增加成像扫描辐射计的探测通道,提高天气分析和地球环境变化动态监测服务的能力;增加红外大气垂直探测仪,实现三维探测,获取大气垂直探测资料;增加微波探测仪,努力实现全天候的探测。

  风云四号静止气象卫星计划于2016年前后组织实施发射,与风云二号实现良好的衔接。

  利用卫星遥感资料对暴雨系统和造成灾害的监测和评估。监测的主要内容有:暴雨云团的范围,雨量估计、可降水估计、雨强分布、发生发展情况等。

  通过卫星资料,结合常规资料,还可以得到暴雨内部环流及其环境场结构、分辨率较高的降水估计结果。密切跟踪小尺度暴雨云团的发生和发展,可以及时为政府和公众提供准确率较高的暴雨警报。同时,结合地理信息系统,评估暴雨对河流增水量以及城市排水系统所造成的压力,对灾害所造成的损失进行多方面评估,并且为防汛抢险、城市交通等政府决策部门提供全方面服务。

  受低槽云系以及低层切变线日白天,长江中下游地区出现强降水,暴雨主要出现在重庆的东部、湖北的南部、湖南北部以及浙江。

  6月13日早晨08时的可见光图像(图11)可以清楚的看到贵州东部对流云团形成的暗影,并且在安徽和江苏的北部可以看到高层卷云形成的云线,对应着高空急流。

  从14日04:45的FY-2D气象卫星水汽云导风图像上可以看到(图12),南亚高压环流较前期减弱,正处于调整阶段,该次降水出现在南亚高压的东北侧。在降水云系的西侧,水汽图像上有明显的干侵入,如图中箭头所示。

  森林是宝贵的经济资源,也是构成生态环境的重要因子。林火监测在森林保护工作中占有重要地位。我国的森林面积虽然有限,但分布范围广阔。主要林区位于东北地区和西南地区,地处偏远,人口稀少,尤其是原始林区。我国草原面积占国土面积40%左右,很多大草原位于遥远的边疆地区。根据我国国情,利用卫星遥感技术是监测森林、草原火情的有效手段。

  2012年4月12日13:54监测到河北省秦皇岛市抚宁县林火(图17),位于北纬40.06度,东经119.37度。明火区占9个像元,面积约35000平方米。

  图17 气象卫星河北省秦皇岛市抚宁县火情监测图2011年4月12日13:54(北京时)

  4月15日,河北省秦皇岛市抚宁县林火仍在持续。下午15:03 FY-1D气象卫星监测显示(图18):火场明火区有所扩大(见图中箭头指处),影响范围约18个像元,面积约87000 m2。

  图18 FY-1D气象卫星河北省秦皇岛市抚宁县火情监测图2011年4月15日15:03(北京时)

  利用4月15日10:43 HJ/CCD卫星资料制作的河北省抚宁县火场真彩色合成图显示出,此次林火已造成较大范围过火区(见图19中红线圈内暗绿色区域),并伴有明显烟雾向南扩散。

  图19 HJ/CCD河北省秦皇岛市抚宁县林火过火区监测图2011年4月15日10:43(北京时)

  国家卫星气象中心从1994年开始利用卫星资料对西北太平洋和南海编号热带气旋进行实时监测,并编发台风卫星指导报。目前所提供的热带气旋监测产品包括热带气旋的位置、强度、降水量估计,降雨强度分析、大风范围估测,移向移速估计等。

  2012年第9号热带气旋“梅花”于8月3日凌晨再度加强为超强台风,09:40的FY-3A气象卫星监测图像上可以看到,“梅花”结构对称,主体云系十分紧密,螺旋云带清晰(图2)。

  8月6日上午10:40的FY-3A气象卫星十分钟间隔区域扫描可见光监测图像上可以看到,“梅花”主体云系基本完整,浙江东部和上海等地开始受到“梅花”外围云系影响,部分地区出现了短时强降水(图4)。

  8日下午从气象卫星监测图像可以看出(图8),热带气旋中心环流结构完整,主要的外围云带位于东侧和北侧,南侧的云系发展受到抑制。

  图8 FY-3B气象卫星监测图像2011年8月8日13:25(北京时间)

  随着发生频率的增高,沙尘暴已成为人们关注的焦点之一。但沙尘暴多形成于较荒凉地区,观测站点少,监测起来比较困难,而用气象卫星遥感监测则可以弥补这方面的不足。极轨和静止两种卫星结合使用,可以揭开沙尘暴发生、发展和移动过程的神秘面纱。

  我国FY-3A气象卫星2012年4月5号下午(北京时)监测到中东地区出现沙尘天气。当地的沙尘天气主要起源于伊拉克境内以及沙特北部地区(图8),沙尘区逐渐越过巴格达上空,向下游的科威特蔓延。

  图8 FY-3B气象卫星沙尘监测图像2011年4月5日17:45(北京时)

  由于弱冷空气的活动,4月6号夜间北非出现沙尘天气。22:35 FY-3B气象卫星监测显示(图9):影响摩洛哥、阿尔及利亚等国的沙尘天气已经加强,并且随天气系统向西北方向蔓延,沙尘层已经越过伊比利亚半岛,向北大西洋中部海域扩散。

  图9FY-3B气象卫星沙尘监测图像2011年4月6日22:35(北京时)

  利用卫星遥感资料实施大雾监测,目前提供的大雾遥感产品有大雾区域监测图象,大雾垂直厚度估计,大雾影响范围示意图,大雾影响面积估算以及相应分析基础上形成的各种监测报告并及时上报各级决策部门和网上发布。

  6月1日11:05时的FY-3A气象卫星监测到:渤海辽东湾、渤海湾、经渤海海峡至黄海东部海域出现连续大范围海雾(图13),经估算,卫星可视的大雾覆盖面积约为12.9万平方公里。

  6月2日上午10:45时的FY-3A气象卫星监测显示:渤海海峡至黄海东部海域出现连续大范围海雾(图14),且黄海中部和南部的海雾范围较6月1日有所增大,另外,辽宁南部的部分地区也出现了大雾天气。经估算卫星可视的大雾覆盖面积约为25.5万平方公里。

  2011年1~11月逐月气象卫星资料分析表明(图12~13):2011年头5个月鄱阳湖水体面积较小,一直维持在1000平方公里左右。6月份,长江中下游地区(包括湖南、湖北、江西、安徽、贵州、浙江等省)出现大范围降水,鄱阳湖水体范围逐渐增大,至6月22日鄱阳湖水体面积达3480平方公里左右。之后鄱阳湖水体面积逐月减小,至11月23日,约为1082平方公里。

  利用2011年11月5日FY-3A/MERSI资料制作的泰国水情监测3D图(图14)反映出:11月上旬,泰国中南部仍维持有大范围洪涝水体(见图像泰国中南部的暗黑色区域)。根据高程数据,洪涝水体所在区域地势平坦,南北两端落差不足40米 ,因此洪水减退缓慢(注:图像中的白色为云区)。经比较分析(图15~16):11月中旬,曼谷西部及北部的洪涝水体较10月下旬略有蔓延(见图15中箭头所指处)。

  2011年10月太湖水域共监测到7次蓝藻水华信息,强度普遍较弱,蓝藻主要出现在湖区的西北部,其中10月17日的蓝藻水华影响面积最大,约344平方公里。图16、17是太湖蓝藻监测图像以及强度示意图。

  智利南部河流大区普耶韦火山群6月4日开始喷发,5日中午出现不断加剧的趋势,从火山口喷出的烟柱已高达10公里,对南美大陆南部的广大地区产生了严重影响,致多趟航班取消。

  利用6月6日15:20(世界时)的FY-3A/VIRR资料制作的智利普耶韦火山多通道彩色合成图(图25)中可见火山喷发时火山口的高温热点信息(如图中箭头所示)。

  从较大空间范围的FY-3A/VIRR 6月6日13:40(世界时)火山灰云监测图中可见(图26),智利普耶韦火山灰云漂移方向初始为东北,后折向东偏南方向,经估算,智利普耶韦火山爆发形成的明显火山灰云带长度约3000公里(东西方向)。

  图27为利用6月6日13:40分(世界时)FY3A/MERSI和VIRR资料提取的智利普耶韦火山灰云信息专题图。图中可见,在火山口以东形成大范围火山灰云,之后火山灰云成细条带状向东漂移。

  图27 FY-3A智利普耶韦火山灰云信息专题图2011年6月6日13:40(世界时)

  空间天气是指太阳、行星际、磁层、电离层的物理状态。空间天气的状况对空间卫星、空间作业的宇航员、通讯、地面电力设备、石油管道等都会造成危害。国家空间天气监测预警中心就是利用空间卫星和地面的监测设备对太阳活动、磁层、电离层环境进行监测,对突发性的和长期存在的恶劣空间天气进行监测与预警并开展相关的研究,为国家的航天、国防、地面设备的安全等提供及时准确的预警预报服务。

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