卫星气象学

卫星气象学期末复习考试时间：12.27 考试地点：明N204

第一章

1.第一颗气象卫星

1960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.气象卫星：概念，用途

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。仪器越来越先进，精度越来越高。

3.气象卫星遥感探测的特点

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，分类，设备，内容

遥感的概念——气象卫星基础

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。

遥感探测的分类：

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。

遥感探测的设备：

传感器，运载工具，接收系统

遥感探测的内容：

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（轨道上来分）

6.现在和未来静止业务卫星（会判断卫星是静止还是极地轨道）

7.中国气象卫星的命名

第二章

1.卫星运动三定律（轨道形状）*ppt看图

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。

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）。

dA/dt=(r2 d /dt)/2 = h/2=常数

卫星在轨道上运行的角速度

角速度：

由于面积速度为常数，所以：

r 小， 大。在近地点a，r最小， 最大；

r 大， 小。在远地点p，r最大， 最小。

卫星轨道周期的平方与轨道的半长轴的立方成正比

1。椭圆轨道

卫星轨道周期:指卫星在轨道上运行一周的时间

2。圆轨道

eg. FY-1, H=830km, T=6080s=101.3min

FY-2, H=35860km, T=24小时

2.卫星总能量和活力公式（V和r的关系）

卫星在椭圆轨道上的总能量为：

W（总能量）=

因此，卫星在轨道上的运行速度为V2 = （2/r–1/a）

3.卫星运行周期（静止和极地轨道）

4.参数：轨道倾角，升交点，截距，周期，截距和周期的关系

升交点与降交点卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为轨道的升段；卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为轨道的降段；把轨道的升段与赤道的交点称升交点。轨道的降段与赤道的交点称降交点。

轨道倾角(i)：指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。

周期(T)：指卫星绕地球运行一周的时间；

截距(L)：连续两次升交点之间的经度数。

L=T*15度/小时。

5.近极地太阳同步轨道：概念，特点，如何实现，优缺点*

气象卫星的发展分为近极地轨道（又称近极地太阳同步轨道）卫星系列和地球静止轨道（又称地球同步轨道）卫星系列两类。它们分别又经历了实验—业务使用卫星阶段。

什么是近极地太阳同步卫星轨道？

卫星轨道面与太阳的相对取向保持不变，即，卫星几乎以同一地方时（升段或降段）经过世界各地。

近极地太阳同步卫星轨道的实现

选择i>90 ,实现 =-0.985 /天来抵消轨道面的相对运动，即可实现近极地太阳同步卫星轨道。如，H=830km, i=98.7 ,即可实现。

=10*COS(RADIANS(98.7))*(6370/(6370+830))^3.5= -0.985

太阳同步轨道的特点

优点：

（1）轨道为圆形，轨道预告、接收和资料定位方便；

（2）可实现包含极地的全球观测；

（3）在观测时有合适的太阳照明，有利于资料处理和使用；

（4）仪器可以得到充分的太阳能供给。

缺点：

（1）对中低纬度同一地点观测的时间间隔太长（相对于GEO)，不利对中小尺度天气系统的监测；

（3）相临两条轨道的观测资料时间差达100多分钟，拼图不利。

6.地球同步静止卫星轨道：概念，优缺点

概念：卫星的倾角等于0，赤道平面与轨道平面重合，卫星在赤道上空运行；卫星周期正好等于地球自转周期（23小时56分04秒）卫星公转方向与地球自转方向相同。

卫星相对于地球而言是静止的（没有任何方向上的运动）。

地球同步卫星轨道的优缺点

优点：（1）高度高，视野广；（2）对同一地区连续观测；（3）监视中小尺度天气系统；（4）圆轨道，定位、处理、接收方便。

缺点：

（1）不能观测两极；

（2）高度高，精度难提高。

第三章

1.电磁波：波段，可见光波段范围，参数（波长，频率，波速及计算、关系）可见光：波长0.35 —0.76 m，生成：原子内部的电子状态，特征：

对人眼有特殊的刺激。

参数： 波长 波数（1厘米长度内含有的波数）

f 频率 c 光速= 厘米/秒。

c =f 波在真空中的速度。

n= /n波在介质的波长。V=f n 波在介质中的速度。

n=（ r/ r）1/2介质折射指数。 r 介电常数, r磁导率。

关系： f=c f=C/ =c/f =1/ =f/c

单位：1千兆赫（GHz ）= 103兆赫（MHz ）

= 106千赫（KHz ）

= 109赫（Hz ）

1米(m)=102厘米（cm）=103毫米（mm）=106微米（ m）

=109纳米（nm）

2.辐量度，辐量密度：概念，计算

▲辐射能（Q):指电磁波携带的能量或物体发射辐射的全部

能量。单位:焦耳（J）

▲辐射通量( )：指在单位时间内通过某一表面的辐射能。

=Q/t = Q/ t 单位:焦耳/秒（J/t）

▲辐射通量密度(F)：指通过单位面积的辐射通量。

F= /A F= / A

若M为出射度，E为辐照度，则

F=M=E 单位:焦耳/米2.秒（J/m2t）

3.维恩位移定律：概念

通过测量最大单色辐射强度来确定黑体的温度。

注意λmax与T呈反比。