卫星气象学-1.1

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 discoveries

concerning 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。

环绕逗点云涡旋中心是气

旋性环流风场，因该逗点

云没有明显的尾部云带，

故未出现低空变形场

低空风场与逗点云系（2008.4.9.02）

风云卫星已成为国际对地观测星座的核心成员

GPM Constellation Concept

GPM Core Observatory

(NASA/JAXA, 2014 )DPR (Ku & Ka band)GMI (10-183 GHz)

65o Inclination 407 km altitude 5 km best footprint

Suomi NPP (NASA/NOAA)

MetOp B/C

(EUMETSAT)

JPSS-1 (NOAA)

DMSP

F17/F18/F19/F20(DOD)

GCOM-W1(JAXA)

NOAA 18/19(NOAA)

Megha-Tropiques

(CNES/ISRO)

Next-Generation Unified Global Precipitation Products Using GPM Core Observatory as Reference

27

TRMM?

(NASA/JAXA)