气象卫星的发展趋势

卫星获取数据方向的改进
红外探测器 1、极轨气象卫星系列中的红外探测器，目 前而言最先进的当属美国，美国于2011年以后， 发射的气象卫星均采用可见光/红外成像仪和辐 射计组件（VIIRS）的短波/中波红外、热红外 波段均采用HGCDTE红外焦平面，工作温度在 80K，航线交叉红外探测器的短波、中波和长 波红外波段均采用3*3元光伏型HGCDTE器件， 工作温度分别在98K（短波和中波）和81K（长 波）。
美国气象卫星未来发展方向
联合极轨卫星系统
“联合极轨卫星系统”卫星的研制计划目前已经比较明确， 联合极轨卫星系统－1卫星基本是克隆“国家极轨环境业务卫 星系统预备项目”卫星，不同点是星上通信设备不同。“国家 极轨环境业务卫星系统预备项目”对“联合极轨卫星系统”卫 星的有效载荷进行飞行验证，以降低“联合极轨卫星系统”卫 星的风险。“联合极轨卫星系统”卫星的载荷技术也代表了美 国民用极轨气象卫星载荷技术在未来数年内的发展水平。联合 极轨卫星系统－1预计于2017年发射，联合极轨卫星系统－2预 计于2019年发射。 未来 5 ～ 10 年美国气象卫星系统将进行全面更新换 代 ,NOAA 将完成 POES 与 DMSP 系统合并及 GOES 2 R 系统 研制 , 实现现有极轨业务环境卫星系统向国家极轨业务环境卫 星系统 (NPOESS) 转型和 GOES 系统过渡升级 , 并积极探索后 续任务实施。
PPT制作：戴绍康
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我国气象卫星未来发展方向
风云四号
风云四号气象卫星是我国第二代静止气象卫星，主要 发展目标是：卫星姿态稳定方式为三轴稳定，提高观测的 时间分辨率和区域机动探测能力；提高扫描成像仪性能， 以加强中小尺度天气系统的监测能力；发展大气垂直探测 和微波探测，解决高轨三维遥感；发展极紫外和X射线太 阳观测，加强空间天气监测预警。风云四号卫星计划发展 光学和微波两种类型的卫星。 据悉，经过多次论证，多通道可见光红外扫描成像仪 和红外高光谱探测仪（干涉式大气垂直探测仪）以及星地 相关技术的科技攻关，已取得了较大进展。 “风云四号”是第二代静止气象卫星，充分考虑海洋、 农业、林业、水利以及环境、空间科学等领域的需求，以 实现综合利用。据透露，“风云四号”卫星主要探测仪器 为10通道二维扫描成像仪、干涉型大气垂直探测器、闪电 成像仪、CCD相机和地球辐射收支仪，地球圆盘图成像时 间为15分钟。
新一代气象卫星系统发展特点
新一代卫星系统能力将实现变革性飞跃
新一代极轨大气与海洋环境卫星除维持任务连续性外,重点 着眼于卫星技术性能的全面升级,在设计概念、系统结构、遥感 器配置等方面都有很大的改进。极轨业务环境卫星系统通过集 成现有先进遥感器技术,在成像分辨率、 探测精度等方面将进 一步提高 , 特别是数据传输将采用地面光纤网络技术等手段 , 有效缩短时间延迟,提高预报准确率。静止轨道业务环境卫星系 统在探测通道数量、 分辨率、全盘成像时间方面都将提高 1 倍 以上,增加了静止轨道海洋水色探测能力,并初步具有自适应成 像的能力,特别是静止轨道微波探测能力的实现 , 将极大地提高 大气与海洋环境的现有探测能力。
大量新的技术概念不断涌现并逐步发展成熟
新一代大气与海洋环境卫星系统非常注重新的技术概念和 技术手段的探索与验证 ,根据任务需求和系统发展中所遇到的 技术难题,不断提出新的技术概念和创新思路。针对静止轨道卫 星长寿命低风险要求、 静止轨道缺乏微波探测手段、 传统高 度计交轨方向分辨率较低、 高光谱遥感分光技术实现等一系列 情况提出并试验卫星平台分布式系统结构、 合成稀疏孔径辐射 计、 宽幅雷达高度计、 静止轨道傅里叶变换光谱仪等一系列 新的技术概念。这些技术概念和试验技术的发展成熟 , 将极大 提升现有对地观测卫星系统能力。
晨昏轨道卫星
晨昏轨道是指地方降交点时间（ETC）6:00左右的卫星观测轨道。发展晨昏轨道卫星， 将完善和丰富我国现有的现代气象业务观测体系。发展晨昏轨道卫星，将使我国风云极轨 气象卫星具有自己的特色，在业务上形成同欧美卫星的等价互补之势。 发展晨昏轨道卫星，将完善和丰富我国现有的现代气象业务观测体系。晨昏轨道卫星 可向我国8点钟的业务会商提供微光、红外和微波的综合观测信息，在凌晨时刻台风、暴 雨和强对流等的卫星监测中发挥积极作用。 晨昏轨道观测有效补充了6小时同化窗内卫星观测资料的空白，对南北半球预报和洲 际尺度的区域预报有积极的贡献。晨昏轨道卫星弥补了全球观测资料的不足，上午卫星 （ETC 10:00左右）、下午卫星（ETC 13:00左右）、晨昏轨道卫星三星组网观测可以使6 小时同化窗内卫星资料100%全球覆盖，对4-7天500HPA位势高度的预报半球尺度（北半 球）提高2-3个百分点，区域尺度（北美洲）提高2-10个百分点。 晨昏轨道卫星的主要仪器载荷配置有：微波温度计、微波湿度计、红外高光谱大气探 测仪、GPS掩星探测仪以及双频微波主动散射雷达。
气象卫星的发展趋势
By ： 一个有一只学灰+一群学霸的小组
小组分工
收集资料：张司琪（负责未来卫星气象卫星布局和总体发展） 姜琳皓（负责卫星传感器方面改进与发展趋势）
高元勇（负责卫星资料传输-地基站处理的发展趋势）
梁涵洲（负责卫星在大气科学前沿探索中的应用的发展趋势） 许舒雅（负责气象卫星在其他科学领域的应用趋势）
多种环境探测能力集成发展的特点越趋明显
由于大气与海洋过程是多种因素作用的综合过程,一个状态 变量通常是多个参变量的函数 , 很难由一种遥感器测量众多参 变 ,需要多种遥感器配合测量。因此 , 美国 NPOESS、GOES2R 业务环境卫星系统都采用集大气、海洋和空间环境等多种探测 能力于一体的发展模式 ,在极轨卫星系统上集成了EOS 系统微 波成像能力,增加了雷达高度计等多种大气和海洋环境探测仪器, 在静止轨道卫星系统新一代遥感器上配置了海洋水色探测能力, 同时还增加了多种用于空间环境探测的仪器,以进一步实现多种 探测能力的高度集成。