风云三号卫星简介

引言       我国第一代极轨气象卫星风云一号( FY - 1) 已分别于1988 、1990 、1999 、2002 年发射了4 颗卫星,它解决了太阳同步轨道卫星的发射和精确入轨、长寿命的三轴稳定姿态卫星平台、高质量的可见光红外扫描辐射计、全球资料的星上存储和回放,对卫星的长期业务测控和管理、地面资料接收处理应用系统的建设和长期业务运行等一系列关键技术问题,在许多应用领域正在发挥重要的作用。       风云三号(FY- 3) 气象卫星是我国的第二代极轨气象卫星,它是在FY- 1 气象卫星技术基础上的发展和提高,在功能和技术上都向前跨进了一大步。具体要求是解决三维大气探测,大幅度提高全球资料获取能力,进一步提高云区和地特征遥感能力,从而能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。FY - 3 气象卫星的应用目的包括四个方面: (1) 为中期数值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数; (2) 监测大范围自然灾害和地表生态环境; (3) 研究全球变化包括气候变化规律,为气候预测提供各种气象及地球物理参数; (4) 为各种专业活动(航空、航海等) 提供全球任一地区的气象信息。 FY- 3 是多颗星组成的卫星系列,它的研制和生产分为二个批次,发射后将在轨连续业务应用15年左右。 1 　风云三号气象卫星的信息特征 　风云三号技术状态       FY- 3 气象卫星01 批的技术状态目前已大致确定 ,现介绍如下。卫星轨道为太阳同步轨道,高度约为836km ,轨道倾角为98. 73°,卫星发射窗口为降交点地方时10 :00～10 :20 或升交点时14 :00～14 :20 ,轨道能作控制调整,使交点地方时在寿命2 年内漂移小于10min。卫星姿态为三轴稳定,太阳帆板为单翼结构,对日定向跟踪。星上的探测仪器有可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波辐射计、中分辨率成像光谱仪、微波成像仪、紫外臭氧探测器、地球辐射收支探测器、空间环境监测器,这样共有8 种探测仪器。数据传输将采用三个波段,一个是L 波段, 1698 ～ 1710MHz , 码速率约412Mbps ,进行除中分辨率成像光谱仪以外的所有探测数据的实时传输(HRPT) ;另一个选X 波段的7750～7850MHz ,进行中分辨率成像光谱仪实时图像传输(MPT) ,码速率约为18. 2Mbps ;第三个信道也选在X 波段的8025 ～ 8215MHz 或8215 ～8400MHz ,进行星上存储延时回放数据的传输(DPT) ,码速率约为93Mbps。三个信道的数据格式都采用国际通用的CCSDS 推荐的AOS 标准。星上存储回放的数据分为两类,一类为全球覆盖,每天有白天和夜晚两个时次,此类资料有除中分辨率成像光谱仪外所有探测器的资料,包括扫描辐射计10 通道1. 1km 分辨率的图像资料。另一类数据是地球任选地区的局地资料,它包含中分辨率成像光谱仪的资料,记录容量为20min。       在FY- 3 (01 批) 卫星进入型号研制阶段的同时,FY- 3 (02 批) 卫星中准备改进和增加的遥感器也将安排进行预研究和技术攻关,主要是高光谱分辨率红外大气探测器、高性能的微波探测器、中分辨率成像光谱仪的红外通道和进行大气探测用的高精度GPS。因此,21 世纪前10 年将是FY - 3 发展的关键时期。 　风云三号星载遥感仪器技术性能       FY- 3 (01 批) 星载遥感仪器性能简述于下。 (1) 可见光红外扫描辐射计:具有10 个光谱通道,星下点分辨率1. 1km ,扫描范围±55. 4°,扫描器转速360r/ min ,每条扫描线采样点数2048 ,量化等级10bit ,定标精度为可见光和近红外通道5 %(反射率) ,红外通道1 K(270 K) ,具有星上定标功能。10 个通道的波段范围(单位:μm) 是: 0。58 ～0。68 、0。84～0。89 、3。55～3。93 、10。3～11。3 、11。5～12。5 、1。55～1。64 、0。43～0。48 、0。48～0。53 、0。53～0。658 、1。325～1。395 。 (2) 红外分光计具有26 个通道,星下点分辨率17km ,扫描范围±49. 5°,行扫描时间6. 4s ,每条线扫描点数56 ,量化等级13bit ,可见光定标精度5 %(反射率) ,红外定标精度1 K(270 K) 。26 个通道的中心波数(cm- 1) 包括7 个大气温度探测通道:669 、680 、690 、703 、716 、733 、749 ;两个大气窗区通道:802 、900 ;1 个臭氧探测通道:1030 ;3个水汽探测通道:1345 、1365 、1533 ;4 个大气温度探测通道:2188 、2210 、2235 、2245 ;1 个CO2 探测通道:2388 ;两个大气窗区通道:2515 、2660 ; 6 个可见光、近红外和短波红外通道:14500 、11299 、10638 (2 个,不同带宽) 、8065 、6098 。 (3) 微波温度探测辐射计具有4 个通道,星下点分辨率约75km , 扫描范围±48. 6°, 行扫描时间2516s ,每条线扫描点数13 ,量化等级13bit ,定标精度1 K。4 个通道的中心频率( 单位: GHz ) 为:50131 、53174 、54196 、57195 。微波湿度探测辐射计:具有5 个通道,星下点分辨率约15km ,扫描范围±48. 95°,行扫描时间8/ 3秒,每条线扫描点数90 ,量化等级14bit ,定标精度115 K。5 个通道的中心频率(单位: GHz) 为: 150(V) 、150 (H) 、183. 31 ±1 、183. 31 ±3 、183. 31 ±7 。 (4) 中分辨率成像光谱仪具有20 个通道,星下点分辨率为250m (通道1 ～ 5) 、1000mm (其余通道) , 扫描范围±55. 4°, 每条扫描线采样点数为2048 (1000m) 、8192 (250m) ,量化等级12bit ,可见光和近红外通道定标精度5 %(反射率) ,红外通道定 标精度1 K(270 K) ,具有星上定标功能。20 个通道的中心波长(单位:μm) 为0。470 、0。550 、0。650 、0。865 、11。5 、0。412 、0。443 、0。490 、0。520 、0。565 、0。650 、0。685 、0。765 、0。865 、0。905 、0。940 、0。980 、1。030 、1。640 、2。130 。其中通道1～4 、19 、20 的光谱带宽为50nm ,通道6～18 为20nm ,通道5 为2μm。 (5) 微波成像仪具有6 个频点,地面分辨率对每个频点不一样,715 ×12～51 ×85km ,扫描方式为圆锥扫描,天线视角为天底角4418°,扫描周期117s ,量化等级12bit ,定标精度1～2 K。7 个频点的频率(单位: GHz) 为10。65、18。7、2318、36。5、89、150 ,每个频点皆有V、H 两个极化通道。 (6) 紫外臭氧探测器由臭氧垂直探测器和臭气总量探测器两个探测器组成。臭氧垂直探测器在250～340nm 间选12 个通道,探测大气臭氧的垂直分布,视场对着星下点,分辨率约200km。臭氧总量探测器测量臭氧总量的空间分布,在300～380nm间选6 个通道,垂直卫星轨道平面作扫描,星下点分辨率约50km ,行扫描时间为8s ,每条扫描线取31个采样点,量化等级12bit 。以上两个臭氧探测器均具有星上定标功能。 (7) 地球辐射收支探测器由太阳辐射测量器和地球辐射测量器两个探测器组成。太阳辐射测量的光谱范围为012～50μm ,辐照度测量范围为100～2000W/ m2 , 测量灵敏度012W/ m2 , 定标精度015 % ,数据量化等级16bit 。地球辐射测量有两组通道,光谱范围0。2~3。8μm 和0。2～50μm ,分别以宽视场不扫描方式和窄视场扫描方式测量地球辐射。宽视场探测器的视场为120°, 灵敏度为0。4W/ m2 ,窄视场探测器的视场为2°×2°,扫描范围±50°,灵敏度为0。4W/ (m2·sr) ,两个探测器的定标精度为0。8 %～1。0 %。 2 　风云三号气象卫星的特点和水平       业务气象卫星是由极轨和静止两种轨道的卫星所组成。静止气象卫星的作用主要是获得高频次的资料,应用于监测中小尺度天气系统,进行短期和短时天气预报。极轨气象卫星的作用主要是获取全球资料,同时可获取多种高精度的定量资料和较高空间分辨率的图像资料,主要应用于中长期天气预报、气候预测和环境监测,二者相互补充,缺一不可。FY- 3 充分体现了极轨气象卫星的获取全球资料和进行多种要素综合探测的特点。 　获取全球资料       天气和气候现象自古以来就是全球一体化的,而气象学以至地球科学又是建立在观测资料基础上的,没有全球资料就很难搞清楚大气环流的发展演变规律,很难作出准确的天气预报,特别是难于作好中长期天气预报、气候预测和全球环境变化的研究。常规气象观测资料,包括地面观测和探空资料,在世界气象组织的协调下,已实现在全球范围内的交换,但是观测地域有限,在广大的海洋、极区、沙漠、高山等地区资料很少,同时观测精度也参差不齐。全球资料的获取,利用极轨气象卫星是一种极为有效的手段,但资料为卫星发射国控制,或不提供,或只提供降低分辨率的部分资料,或只提供仅能作研究用的过时的资料,同时目前世界气象通信业务网也不具备传输大量气象卫星资料的能力,因此目前很难从国外卫星获取业务应用中所需的实时全球资料。       气象卫星资料目前基本是无偿使用的,但商业化的趋势也不断提出来,特别是对一些高质量的新型遥感器的资料收费,将使我们的使用受到限制。综上所述,除了发射我国自己的极轨气象卫星,以获取全球实时观测资料外,目前还没有其他手段可以代替它,FY- 3 的发射使这一问题得以解决。 　进行获取多种要素的综合探测       影响天气和气候变化的要素多种多样,大气、海洋、陆地相互作用,还要受作为主要能源的太阳辐射的影响,因此气象卫星必须进行大气、海洋、陆地多种要素定量探测,多种要素的综合应用的效果远大于它们单独的应用,也就是可以得到一加一大于二的效果。       要使多种要素的资料能够结合起来使用,必须使这些资料在时间上、空间上得到很好的匹配,如果这些要素在不同的平台上,不同时间进行观测,要作好匹配工作就很困难,在一颗星上进行综合探测,各种要素的观测结果在时空上自然能较好地进行匹配。要进行多种要素的综合探测,星上必然要具有多种遥感仪器下,FY - 3 (01 批) 已安排了8 种遥感器,不但包含了美国NOAA 卫星具有的遥感器,还包含了21 世纪初期美欧在新一代气象卫星中可能包含的某些遥感器,因此为综合探测的需求提供了充分的条件。       关于FY- 3 的水平,我们首先要分析美国气象卫星的发展过程并予以对比,美国是最早发射极轨气象卫星,也是技术上领先的国家,其发展过程大致可分为三个阶段。从1960 年至1978 年左右,可看成第一阶段,其中包括TIROS 系列10 颗卫星, ESSA 系列9 颗卫星, ITOS 卫星1 颗和NOAA 系列5 颗卫星,还有Nimbus 系列的试验卫星7 颗,共约32 颗卫星。这一阶段卫星性能作不断的改进,遥感仪器不断试验 更新,在资料处理和应用方面也作了大量的研究和试验工作。总的说来处于初期技术发展、试验和试用阶段。从1978 年(以TIROS - N 发射为标志) 至20世纪90 年代末,是第二阶段,发射了TIROS - N、NOAA - 6 至14 ,共10 颗卫星。这一阶段卫星性能相对稳定,同时形成了由大型计算机构成的地面资料接收处理系统,形成了第一个真正业务应用阶段,其应用工作无论在国际上还是在我国都取得了明显的成绩和效益。       然而,随着工作的不断深入,新的应用领域不断开拓,也显示出其技术状态在许多地方仍不能满足应用的要求,需要改进和提高,主要有以下几点: (1) 大气探测资料TOVS 的大气温度反演精度约为2～2。5 ℃,大气湿度约为20 %～30 %(相对湿度) ,垂直分辨率4～6km ,低于探空资料,不能满足应用要求。同时数值预报的网格距也越来越向细网格发展,例如微波辐射计的空间分辨率100km ,显然太粗了。所以迫切要求大气探测器在三维空间上都提高分辨率,并提高反演精度。 (2) 在气候和全球环境监测中,对大气、云、地表和海表特性参数的探测提出了许多新的要求,如卷云识别、云的相态和光学厚度、不同云型的精确云量、云水含量、低层水汽、降水、风、大气痕量气体和气溶胶的含量和分布、土壤湿度、积雪、海冰、海洋水色等。这些都需要发展新型遥感仪器。 (3) 在对自然灾害和生态环境的监测应用中,提出了提高光谱分辨率和增加通道的要求,特别是提高空间分辨率,将气象卫星可见光和红外成像仪器的空间分辨率提高到250～500m 的水平。 (4) 目前NOAA 卫星回放的全球图像资料( GAC 资料) 的空间分辨率是星下点4km ,希望提高到1km。为了解决上述的问题,积20 年技术发展的成果,在2000 年前后,极轨气象卫星技术有一个大幅度的提高,进入一个新的阶段。主要的新型遥感器有新型的微波探测器、高光谱分辨率大气红外探测器、中分辨率成像光谱仪和多频成像微波辐射计等,此外还在发展激光雷达,测雨雷达等主动遥感器。美国拟议中的下一代极轨气象卫星也要将NOAA卫星与国防气象卫星(DMSP) 合并。       我们可以看到一个特点,极轨气象卫星正向高精度和更大规模的综合探测方向发展,同时现在谈极轨气象卫星,已不能只涉及NOAA 卫星,还必须将地球观测系统EOS 等极轨平台一起考虑,现在欧洲、日本等国家也在积极发展极轨气象卫星或空间气象遥感,欧洲将发射自己的极轨气象卫星系列METOP。       按照目前的安排, FY - 3 的发射将在2005 年前后,并将业务应用到2020 年。在这个时间段内,国外气象卫星已经进入第三阶段,其技术水平和效能比现在的NOAA 卫星将大为提高,所以FY - 3的功能和水平要能满足我国气象现代化的总体要求,必须跨越第二和第三阶段。       FY- 3 的8 种遥感仪器中,有5 项是与第二阶段的NOAA 卫星大体一致的,即扫描辐射计、红外分光计、微波温度探测辐射计、紫外臭氧探测器和辐射收支探测器,安排中分辨率成像光谱仪、微波成像仪和微波湿度探测辐射计的目的不但是因为有其重要的应用价值,而且可以使其具有第三阶段的新型气象卫星的构架。       FY- 3 (01 批) 的技术水平虽仍没有摆脱第二阶段NOAA 卫星的水平,但向前跨进了一大步。对于卫星平台,不但装载了多种遥感器,其具有的轨道调整、高精度的卫星位置的姿态测量、大容量的星上数据存储和高码速率的数据传输等,都是新一代气象卫星的性能。对于遥感器,探测能力也有所提高。只要我们继续大力进行新遥感器的研制,提高遥感器的水平,提高卫星的寿命和可靠性,可使FY- 3 (02 批) 的水平能真正达到或接近当时国际上的先进水平。 3 　风云三号星载遥感器的特点和作用       FY- 3 (01 批) 气象卫星载有8 种遥感器,各有其独特的作用,同时又能相互补充,结合起来应用,我们首先分析各遥感器的作用,并与NOAA 卫星相应的遥感器的性能进行对比分析。 　可见光红外扫描辐射计       这一遥感器是由FY- 1 继承下来的,仍具有10个通道,但对1 个通道的光谱范围作了调整,即将0194μm 通道调整为1。325～1。395μm。无论在FY - 3 还是在NOAA 卫星中,扫描辐射计都是一个最重要的基本的探测器,用它的资料可生成各种云图、云参数、海面温度、植被指数、射出长波辐射、积雪、海冰、气溶胶、地面反照率等一系列产品,还可进行多种自然灾害和生态环境监测。然而,NOAA 卫星的扫描辐射计AVHRR 只有5 个通道,对于卷云和云的相态的判识、积雪和低云的判识等都有一定的困难,而这些参数对于天气预报、气候预测和军事气象等方面又是非常重要的,FY - 1C/D 和FY - 3 所增加的5 个通道将主要用于这一方面问题的解决,同时可用于全球海洋水色监测。在可见光和近红外波段,积雪和低云的反射率都很高,而其热红外通道的表面亮温值也相差不大,因而很难区别。然而1。55～1。64μm 通道对于积雪的反射率却很低,用其很容易将积雪和低云区别。增加这一通道还有利于卷云判识和土壤温度的监测。       1。325～1。395μm 通道处于水汽吸收带,在此通道水云的反射率大大降低,而冰云的反射率较高,这与1。55～1。64μm 通道的状况恰恰相反,因而对比此二通道反射率可进行卷云的判识, 这是在FY- 3中安排的一个新的通道。 　 红外分光计和微波辐射计       FY- 3 上的红外分光计和微波温度探测辐射计与NOAA 卫星上的红外分光计HIRS 和微波辐射计MSU 在性能上很接近,主要用于探测大气温度和湿度廓线,还可以用以反演射出长波辐射、臭氧总含量、云量、云顶温度和高度、洋面温度、陆地表面温度、冰雪覆盖和降水率等。       NOAA 卫星的HIRS 有20 个通道,FY- 3 的红外分光计有26 个通道,性能大体一致,所增加的6个通道中有5 个通道中波长位于0。885μm、0。94μm、1。24μm、和1。64μm ,可增强云相态、积雪、低层水汽、植被指数、气溶胶的探测能力,还有一通道位于4。19μm ,在CO2 吸收带,用于测量大气CO2含量。       FY- 3 的微波温度探测辐射计有4 个通道,性能与NOAA 卫星中的MSU 大体一致。FY - 3 中的微波湿度探测辐射计属于新一代的微波遥感器,性能与NOAA - 15 中首次装载的微波湿度计(AMSU - B) 大体相当,技术先进,将大大增强水汽、云水含量和降水的探测能力,特别是将空间分辨率提高到15km 左右,将能有效对台风、暴雨等强对流天气进行监测。 　 臭氧和地球辐射收支探测器       FY- 3 上的臭氧和地球辐射收支探测器与美国NOAA 卫星等上的同类仪器在性能上基本相同,只是根据我国目前的技术条件作了一些适应性修改。FY- 3 该组探测器共有4 个,可同时探测臭氧含量的垂直分布和总量的空间分布,探测太阳辐射和宽窄两种视场的地球辐射,因而对这两个重要气象参数的探测功能是很完整的。 　 中分辨率成像光谱仪       中分辨率成像光谱仪是新的一代气象和地球环境探测卫星中的一种主要遥感器,具有非常先进的技术,它在可见光、近红外、短波红外和热红外波段设几十个通道,光谱分辨率大大提高,具有云、地表、海表和大气多种参数的综合探测能力。目前的典型仪器是美国EOS 中装载的MODIS ,它具有36 个通道。在可见光至短波红外波段有20 个通道,其中两个通道星下点分辨率具有250m , 其中心波长与NOAA 卫星中AVHRR 的第1 、2 通道相当,另有5个通道星下点分辨率为500m ,因而大大提高了对自然灾害和生态环境的监测能力; 在星下点分辨率1000m 的通道中,有9 个海洋水色通道,具有美国专用的海洋水色卫星中海洋水色探测仪Seawif s 同样的探测能力,它还有3 个低层水汽探测通道,利用0194μm 水汽吸收带对太阳光的吸收探测大气低层水汽,此外还有1 个中心波长在11375μm 的卷云探测通道。在热红外波段有16 个通道主要用于陆地和海表温度、云参数、大气温湿廓线、臭氧含量等的探测,具有NOAA 卫星中扫描辐射计红外通道的探测能力,同时还具有红外分光计HIRS 的一定的探测能力, 然而却将其空间分辨率由17km 提高到1km。       FY- 3 (01 批) 的中分辨率成像光谱仪具有20个通道,其中19 个处于可见光、近红外和短波红外波段,其通道的设置基本上与EOS 中的MODIS 一致,所不同的是减掉了1。240 、1。375μm 两个通道,原因是前者探测器灵敏度太低,后者因为在扫描辐射计中已具有此通道,同时增加了一个0。94μm 水汽吸收带通道。然而在热红外光谱区,MODIS 的16 个通道所具有的性能我国目前技术水平还难于达到,因此留在FY - 3 的02 批卫星中再补上这一光谱区的通道,即分阶段实现。为了使FY - 3 现在的中分辨率成像光谱仪加强对地表特性的监测能力,我们将250m 空间分辨率的通道增加到5 个,其中包含一个10。5～12。5μm 热红外窗区通道,这也是一个特色。       FY- 3 中分辨率成像光谱仪与MODIS 还有一个差别是扫描范围较大,具有±55。4°,和扫描辐射计一致。 　 微波成像仪       NOAA 卫星中没有装载微波成像仪,而美国国防气象卫星(DMSP) 1987 年起载有微波成像仪SSM/ I ,它在19。35 、37。0 、85。5GHz 具有双极化通道,在22。235GHz 具有垂直极化通道。通过这些通道探测大气和地球表面放射和反射的微波辐射,可反演出洋面风速、洋面温度、土壤湿度、云中液态水含量、降水强度、水汽含量、海冰和积雪等气象和地球物理参数。       FY- 3 的微波成像仪的性能与SSM/ I 比较接近,都是采用圆锥扫描,地面分辨率略高于SSM/ I ,主要区别是增加了10。65 和150GHz 双极化通道(150GHz 为试验通道) ,因此增强了洋面风速、土壤湿度、洋面温度、降水等的探测能力。　 4 　风云三号气象卫星的应用       经过40 年的发展,气象卫星在监测天气、气候和环境变化中的显著作用和巨大的社会经济效益,已在世界上得到普遍公认,但在应用的发展上也不尽平衡。应用发展较好的领域有: (1) 在短期和短时天气预报,特别是在台风、暴雨等灾害性天气预报中,主要是使用静止气象卫星云图,已成为预报业务中必不可少的重要组成部分。 (2) 使用极轨气象卫星资料,主要是NOAA 卫星AVHRR 资料,监测水、旱、林火、雪暴等自然灾害和生态环境的动态变化,进行作物估产等服务。 (3) 极轨气象卫星在监测全球天气、气候与地表环境变化中,在专题性科学试验方面取得突破性的进展,例如在全球云辐射气候效应、地球大气辐射收支的全球分布与变化、太阳常数与太阳紫外辐射的长期变化、南极臭氧洞及全球大气臭氧分布及变化趋势等方面都具有举世瞩目的成就。然而,尽管投入了非常大的研究力量,经过二、三十年的努力,气象卫星在提高数值天气预报水平方面却进展缓慢,而数值预报又是当前提高天气预报水平的主要途径。中小尺度天气系统是提高短时和短期天气预报水平的关键,希望气象卫星提供的最敏感与有效的物理量是风场、水汽和云水场,特别是800hPa 以下的低层水汽场和水汽通量,而这恰恰也是遥感中的难题。中长期数值预报使用卫星资料也有很大问题。在目前7 天左右的中期数值预报中,气象卫星资料的使用不如原来设想的成功,数值预报模式对初值往往十分敏感,预报时效越长,对初值要求越高,气象卫星资料反演的大气廓线精度不够,因此气象卫星资料高空间分辨率的优势也很难发挥。对于长期数值预报和气候预测,则有更复杂的科学和技术问题需要解决。       我国利用气象卫星资料已有30 年的历史,特别是近十几年,具有了现代化的资料处理系统,应用水平有了显著提高,但它主要限于上面阐述的第一、第二两个领域, 主要使用的是日本GMS 和美国NOAA 卫星的中国及周边地区资料,前者主要用于灾害性天气预报,后者主要用于自然灾害和生态环境监测,在这两个领域的应用水平在世界上并不落后。       然而,对于第三领域即全球变化的专题试验,属于我国作出的成就不多,主要是缺乏资料。对于在数值预报中使用气象卫星资料,尽管我国在应用NOAA 卫星的TOVS 资料反演温、湿廓线中作了许多工作,但是在数值预报中应用气象卫星资料的成果却很少。       目前,世界上新一代极轨气象卫星的发展目标,除了在各个应用领域提高水平外,主要是瞄着提高温、湿廓线的反演精度和垂直分辨率,同时加强降水、云水含量和低层水汽的探测,以解决数值预报问题。       我国的第一代气象卫星FY- 1 和FY - 2 ,近期都可进入业务应用阶段,当其发射上天以后,立即可以在上面阐述第一、第二个应用领域发挥作用,因为有较雄厚的资料处理和应用的基础,在这一方面它们都会比NOAA 和GMS 卫星发挥更大更好的作用。FY- 1C/ D 卫星可以获取全球资料,这是我国第一次能直接获取实时的全球资料,自然是十分宝贵的,具有很大的应用潜力,但是使其在中长期天气预报、全球变化研究、气候预测中发挥出作用,也还必需投入大量的研究开发工作,因为我国在这方面的基础是相当薄弱的。FY- 1C/ D 卫星的一个重要作用就在于它获取的全球资料使我国开始具备了开展这方面工作的条件,从而逐步获得应用效益。然而,FY - 1 卫星只载有扫描辐射计一种遥感器,NOAA 卫星没有能力解决的问题,它自然也没有能力解决。       对FY - 3 的要求和应用目的在本文前言中已简要说明。它所具备的遥感器基本上包含了NOAA 卫星和新一代气象卫星中业务应用的主要遥感器,其目的就是要使我国极轨气象卫星赶上世界水平,成为气象探测业务中的一个主要成份,特别是在02 批阶段。能不能给中期数值预报提供合格的初始场仍然是一个关键性的难题。FY - 3 (01 批) 卫星发射后,可具有与目前的NOAA 卫星相当或更好一些的全球资料,因此可使我国在中期数值预报中应用卫星资料的水平从空白发展到大体相当于欧、美、澳等现在的水平。然而,气象卫星资料在数值天气预报应用中得到真正突破性进展的期望,当在02 批卫星发射后。       当高光谱分辨率红外大气探测器等新型遥感器上天后,从美国已进行的飞机试验表明,大气温度的精度可提高约1。0 ℃, 大气相对湿度的精度约为10 % ,垂直分辨率约为1km ,与探空资料相当或接近,此时其全球均匀高空间分辨率的优势将得以充分发挥。因此,在FY - 3 (02 批) 增加新型遥感器后,我们将接近或赶上当时的世界水平,使气象卫星资料在数值天气预报中真正起到重要的作用。       在FY - 3 (01 批) 状态下,由于具有微波成像仪、微波湿度探测辐射计,同时在可见光和红外波段仪器中也增加了卷云和低层水汽探测通道,因此比20 世纪80～90 年代的NOAA 卫星,大大增强了对云区和水的观测能力,对降水量、云水含量、水汽总量、土壤湿度、冰雪覆盖的探测能力都有所加强。现在卫星资料在数值预报中的应用尽管效果不很突出,但从欧洲预报中心的应用来看,还是有相当的作用,云、水观测能力的加强有可能使FY - 3 资料在我国的中短期数值预报中的应用取得更好的效果。同时,它将使我国有可能全面展开在数值预报中应用卫星资料的研究工作,建立在数值预报中使用卫星资料的科学和技术基础。        对于全球变化的研究和气候预测, FY - 3 可对多种气象和地球物理要素作综合探测,又能获取大量的全球资料,给开展这一领域的工作解决了数据源问题,使我国学者从以前只能站在一边看,或者向国外要一点人家已经使用过的资料开展工作的状态,变为能够使用第一手的实时资料全面参与这一方面工作,同时也可使在这一领域的应用从专题科学试验逐步进入业务应用。       对于监测自然灾害和生态环境,由于有了中分辨率成像光谱仪,对陆地和海洋都具有了更充分的可以利用的通道,特别是有5 个通道空间分辨率提高到250m ,使监测能力大大增强。我国自然灾害频繁,又是一个多山的国家,当前土地利用状况、农业结构、城镇建设等正在发生快速的变化,迫切需要利用遥感手段进行大范围快速的监测,因此用NOAA卫星AVHRR 资料开展这方面的工作在全国迅速展开,极受欢迎。然而,目前气象卫星资料空间分辨率为1km ,对复杂的地表状况空间分辨率不够,而资源卫星资料空间分辨率很高,在10m 量级,又每次过境观测地域小,半个月以上才能全部覆盖地面一次,对于快速变化的生态环境,例如作物的长势监测,时间分辨率不够。所以,观测地域如气象卫星一样大,而空间分辨率为100m 量级的探测要求就提出来了。以中分辨率成像光谱仪为主,再配合其他遥感器,将成为大大提高自然灾害和生态环境的监测水平和扩大应用领域的有力手段。       当前的各种专业活动,航空、航海等都需要全球资料。FY- 3 的全球资料是相当丰富的,特别是具有微波成像仪,能够获取全球洋面的风速,对航海具有重要作用。 5 　结束语       美国的民用极轨气象卫星从1960 年的TIROS- 1 起至现在还在工作的NOAA - 14 ,共发射了42颗卫星,通过NOAA - K(NOAA -15) 、L (NOAA -16) 、M、N、N′共5 颗卫星的过渡,在2010 年以前将发射军民合用的新一代卫星NPOESS ,同时通过EOS、欧洲将发射极轨气象卫星METOP ,把极轨气象卫星的技术和应用水平推向一个崭新的阶段。       我国通过FY- 1 四颗卫星和FY - 3 (01 批) 卫星,到2010 年前后发射FY- 3 (02 批) 卫星,使其达到或接近当时美国和欧洲的业务极轨气象卫星的水平,我国用大约美国八分之一的卫星数量,走过这一发展历程,应该说是节约和高效的。我国气象卫星的每一个发展阶段,从技术上讲都是不可缺少的,从应用上讲都应发挥它应有的重大作用。但是从FY- 1C 卫星获取的全球资料的应用起,要使其充分发挥作用和效益还要有一个过程,由于这些资料对我国来讲是新的,以前没有应用过,如何应用还必须经过大量的研究试验工作,对于FY- 3 的资料的应用更是如此。因此从现在起就应考虑安排FY- 3 资料处理和应用的预研究工作,这一工作做得越充分,待卫星发射后,发挥作用和效益的过渡期就越短,而发挥的作用和效益也越大,这是一个需要十分注意的问题。 2008-6-18 21:16 上传 下载次数: 25 HYPERLINK "javascript:;"