印度METSAT气象卫星发回优质图像

印度于2002年9月12日发射了其第一颗独有的METSAT地球同步气象卫星,该卫星上装载有一台甚高分辨率辐射计(VHRR),它能用可见光、水气和热红外三个谱段获取地球的图像。其可见光谱段的空间分辨率为2km×2km,水气和热红外谱段的空间分辨率为8km×8km。2002年9月19日,该甚高分辨率辐射计成功打开,并以全帧模式获取了地球的可见光图像。2002年9月20日,其水气和红外谱段开始成像,并发回了优质的图像。

数值预报中气象卫星资料同化前处理技术进展

在数值天气预报变分同化中,利用同化前处理将卫星资料完成有效信息优选、资料拼接和稀疏化、初级通道选择、下边界参数耦合等处理,实现卫星资料同化对数值天气预报业务的正贡献,是决定海量卫星资料同化效率、质量和效果的重要环节。针对多种格式的卫星资料,中国气象局研发标准格式的高时效卫星资料拼接等技术,有效减小整轨卫星资料时间滞后对数值天气预报业务的负面影响。对于风云气象卫星资料,将云和降水检测、资料质量分析等处理置于同化前处理中,实现多光谱资料融合的同化预质量控制,保证了风云卫星微波温度探测资料和红外高光谱资料的同化正贡献。利用统一资料格式对预处理卫星资料进行再处理,拓展针对卫星成像和主动探测资料的处理,将卫星资料同化的部分质量控制功能置于卫星资料同化前处理中,是风云卫星资料同化前处理技术发展的重要趋势。

基于静止气象卫星监测西太平洋火山活动

利用自主开发的静止气象卫星实时热点监测系统所积累的西太平洋2020~2023年卫星热点监测数据,结合全球火山活动计划(GVP)发布的全新世火山列表数据,在分析火山活动热辐射特征的基础上,提出一种基于静止气象卫星热点观测数据的火山活动监测算法,通过聚类识别技术从卫星热点数据中提取火山热点并计算火山热辐射指数。对比分析火山监测结果与GVP火山活动报告可知,该算法的火山活动识别率约为90%。漏报火山主要位于印度尼西亚地区,受火山活动类型和热带对流云系的影响。根据火山热点地理分布及其时间变化可以估算熔岩流蔓延方向、距离和速度。卫星火山热点监测数据在实时运行模式下可以作为输入因子之一驱动火山活动预报模型实时发布火山预警信息,其历史数据还可以作为高时间分辨率数据源支持火山活动研究。

利用FY-4B地球静止气象卫星观测南海北部内孤立波及传播速度

本文利用中国新一代静止轨道气象卫星FY-4B数据开展了南海北部海域内孤立波观测及传播速度研究。首先使用500 m分辨率的全圆盘ARGI数据对FY-4B卫星可观测内波区域进行了讨论,确认了南海北部为研究区域。之后利用250 m分辨率的GHI数据使用多时相图像比较法(Multitemporal Image Comparison Method,MTI)计算了南海北部内孤立波的传播速度,其平均传播速度为1.78 m/s,东部深海区平均传播速度为3.02 m/s,向西传播至东沙群岛附近后平均速度减小至1.90 m/s,经过东沙群岛分裂后南部比北部传播速度更快,分别为2.08 m/s和1.54 m/s;最终在向西传播到近岸区域后内孤立波传播速度减小至0.42 m/s,直至最终消散。将MTI方法与两层模式下扩展KdV方程(extended Korteweg-de Vries,eKdV)计算得到的理论传播速度进行了对比,二者相关系数达到了0.89,证明eKdV理论方程对南海北部内孤立波传播速度反演的可行性,但仍具有一定的局限。最后将实测数据与遥感影像匹配计算内孤立波传播速度的结果与单一遥感影像计算内孤立波传播速度的结果进行了比较,两者相关性达到了0.93。本文验证了静止轨道卫星光学遥感数据的高时间分辨率特点对内孤立波传播速度研究具有的较大优势,对南海北部内孤立波参数反演等研究工作具有一定意义。

气象卫星遥感数据接收异常诊断系统设计

在传输气象卫星遥感数据的过程中,为了解决由干扰或衰减引起的信号质量下降对气象卫星遥感数据接收故障诊断精确性的影响,研究设计一种基于规则匹配的气象卫星遥感数据接收故障诊断系统;该系统硬件单元分别为卫星数据接收故障诊断框架搭建单元、卫星数据接收状态监控单元、卫星数据接收故障推理机设计单元与卫星数据接收故障诊断报告生成器设计单元;系统软件部分首先对卫星数据接收状态信号预处理,提取接收状态信号与接收故障信号的特征,设计卫星数据接收故障诊断规则库,基于规则匹配实现卫星数据接收故障诊断;系统的主要参数包括信号预处理算法、特征提取方法、故障诊断规则库的构建以及推理机的逻辑设计;实验数据显示,应用设计系统获得的卫星数据接收状态信号特征提取结果与实际接收状态信号特征相同,卫星数据接收故障诊断结果与实际接收故障诊断结果相同,证实了设计系统的有效性。

气象卫星数据在短时降水预报中的应用研究

短时降雨的预测工作对于降低灾害损失、保障人民生命和财产安全起着极其关键的作用,伴随气象遥感技术的进步,这些卫星搜集的信息,以其优秀的时间和空间精确度以及广阔的覆盖范围,日益成为提高短期降雨预测准确度的关键信息。详尽分析了从气象观测卫星所获取的数据、如何在快速预报降雨、在实践中的挑战以及预测的未来走向,研究表明,尽管数据处理繁琐性、数据整合技术的限制和技术条件限制等问题依旧摆在我们面前,但科技进步和多元数据整合有望解决这些现有的难题。文章突出气象遥感数据在增进预报精确性和时效性方面的巨大潜力,预期随着数据处理方法的革新及新一代遥感卫星的投入运用,气象卫星资料将在预测短时降水和气象学探究中承担更为关键的角色。

基于气象卫星对贵阳机场一次MCS过程识别研究

中尺度对流系统(MCS)常伴有冰雹、雷暴、龙卷等强烈的对流性灾害天气的产生,对飞行安全及航班准点率有严重影响,当飞机误入其中,对机体结构造成巨大损坏的同时对机组和乘客的人身安全造成威胁。本文研究基于葵花八号气象卫星的MCS识别,对贵阳机场2023年3月16日一次天气过程进行MCS识别,主要根据前人所改进的MCS识别标准,运用python对葵花八号静止气象卫星提供的数据实现计算机自动识别MCS,不仅可以降低由于人工识别带来的主观误差,还为气象工作人员对强对流天气的预报起到辅助作用。

气象卫星遥感技术在暴雨预报中的应用研究

随着全球气候变化的加剧,极端天气事件的发生频率和强度不断上升,暴雨作为其中的一种极端天气,给人们的生命财产安全带来了较大的威胁。因此,准确预测暴雨的发生不仅对紧急预防措施的制定具有重大意义,也是提高社会应急管理体系效能的关键。目前,主要是借助气象卫星遥感技术来获取地球大气层的状态信息,其具有覆盖范围广、时效性强、观测精度高和持续性强等优点,在暴雨预报中的应用价值较高。基于此,本文就气象卫星遥感技术在暴雨预报中的应用进行了研究,以期能够为防灾减灾提供科学的参考依据。

气象卫星地面站数据接收系统关键流程分析及故障处理

本文介绍了乌鲁木齐气象卫星地面站喀什分站数据接收任务及地面数据接收系统的组成和功能。对数据接收的关键流程,包括接收计划、运行接收、数据传输等关键点进行了分析。同时,总结了卫星数据接收系统中常见故障的类型及排除方法,以确保卫星数据能够完整和稳定地传输。

气象卫星监测技术在森林防火中的应用研究

森林草原火灾是一种严重危害我国森林草原资源的重大灾害。气象卫星具有覆盖面积大、频率高、检测信息量大等特点,是开展森林、草原火灾监测的一种有效方法。目前,我国气象卫星火灾监测向生态环境、气候变化和电力设施保护等方向发展,相关火点判识自动化、多源卫星遥感过火范围估计、长时序火源数据库构建等方面的研究也在不断深化,为其在防灾减灾、环保、气候变化等方面的应用提供了新的思路。

基于SINR的气象卫星通信链路干扰处理方法

为降低气象卫星地面接收通信过程中噪声的影响,引进信干噪比(SINR),开展气象卫星地面接收通信链路干扰处理方法的设计研究。分析地面接收站通信受干扰条件下可承受的干扰余量,计算气象卫星地面接收通信链路干扰保护限值;在排除通信链路中环境噪声影响的基础上,引进SINR,进行低延迟通信链路调度设计;引进判决反馈均衡算法,利用判决信号之前的信号,消除反向的码间干扰,实现对通信链路自适应干扰消除的均衡处理。在测试环境中搭建气象卫星地面接收通信空间,将通信链路部署在一个指定区域中,进行气象卫星地面接收通信过程的仿真与模拟。实验结果表明:设计的干扰处理方法应用效果良好,该方法可以实现对链路通信中携带噪声的处理,以此种方式可排除气象卫星通信中相关因素的影响,提高链路通信质量。

气象卫星遥感数据在天气预报中的应用研究

在天气预报精度提升中,气象卫星遥感数据具有不可替代的关键作用,本研究深入剖析了静止和极轨气象卫星遥感数据有效用于天气系统监测与预报的方式。静止气象卫星因高时间分辨率尤适用于短时天气变化监测与预报,如台风和热带气旋;极轨卫星能提供全球范围的相关参数观测,为全球气候模型输入重要信息。研究特别强调高频次遥感数据促进了天气预报模型精确性,尤其在临近预报和灾害天气警报中的应用,这些技术进步显著提高了预报的时效和准确,大幅增强了灾害预防和响应能力。

碲镉汞光导器件在风云气象卫星中的应用

风云气象卫星是中国作为世界大国的“标配”之一,高效服务于我国国民经济和社会发展,有效提升了中国作为世界负责任大国的国际形象。红外探测器作为风云气象卫星的“眼睛”,其性能直接关系到风云卫星的应用效果。碲镉汞光导器件作为第一代光子型红外探测器,在我国风云气象卫星事业的发展壮大中起到了关键作用,尤其是作为全国产化高性能红外探测器,在如今风云变幻的国际环境中更是为我国气象卫星事业的继续发展起到了“定海神针”的作用。本文中以目前在轨运行的风云卫星为基础,概述了在我国风云气象卫星中应用的碲镉汞光导器件的最新性能,也为该系列高性能红外探测器的后续商业化推广应用进行了展望。

新一代静止气象卫星对浙江省金丽温高速公路低能见度识别的研究

利用浙江省地面观测数据和新一代静止气象卫星数据,通过逻辑回归(LR)、线性判别(LDA)、K近邻算法(KNN)、决策树(CART)、高斯贝叶斯(NB)和支持向量机(SVM)6种机器学习算法针对浙江省金丽温高速公路进行低能见度识别建模,并运用多种评估方法评估模型结果,显示SVM算法模型效果较好,且针对小于1000 m的能见度天气有较好的识别。进一步结合地面观测数据和卫星数据建立识别模型,发现效果优于单一来源的数据建模,一般以KNN算法建模效果较好,且在对浓雾、强浓雾的识别中,结合地面和卫星数据的模型识别效果更好。针对单一数据利用SVM算法,结合地面和卫星数据选择KNN算法再对金丽温高速公路的大雾过程进行识别,显示新一代静止气象卫星数据的模拟效果不差于地面观测数据模拟效果,且能够识别夜间和凌晨的雾,对地面观测识别可作为有效补充,将对省内没有地面气象观测的低能见度识别和短临预测有一定辅助参考作用。

气象卫星扫描机构轴承寿命试验机

针对气象卫星扫描机构轴承的开发及试验需求,研制了气象卫星扫描机构轴承寿命试验机。介绍了试验机的主要技术参数及功能,该试验机由双真空罐设备主体、真空系统、电控系统组成,伺服电动机通过磁流体密封传动装置驱动真空罐中的齿轮装置,从而拖动试验轴承模拟扫描机构的往复摆动,基于动态抽真空法,采用分子泵对真空罐进行抽真空以模拟轴承在太空中的真空状态,并可在试验过程中实时监测轴承的摆动速度、次数、温升和摩擦力矩等情况,考核轴承性能及寿命。经装机试验测试,试验机的功能和指标满足轴承的试验要求。

基于文献计量的卫星气象领域研究态势分析

中国在卫星气象领域研究论文增长较快,2002-2021年SCI论文总量位居世界第二,但论文影响力指标排名相对靠后。水圈卫星监测以及碳循环等交叉领域成为卫星气象的新兴研究热点,对小卫星的关注度也日益增长。从科技论文的视角来看,与美国和欧洲的业务气象卫星在全球的广泛使用相比,中国的业务气象卫星以本国使用为主。

静止轨道风云四号气象卫星模拟器研究

为满足气象卫星地面系统工程研制和应用过程中的卫星模拟仿真需求,分析了新一代静止轨道气象卫星的功能特点和仿真需求,采用模块化集成原则设计了一种气象卫星模拟器技术架构,实现卫星平台、有效载荷和星地接口的综合模拟。研究了遥测遥控、高速数传、姿轨控和数据管理等卫星功能的模拟方法,实现卫星平台系统核心功能和接口模拟,讨论了有效载荷的功能模拟与载荷数据仿真方法,模拟仪器工作模式,并行实时输出载荷仿真数据。根据风云四号气象卫星星地系统特点,研究了系统评估方法和联试方法,从功能完整性、设计指标符合性、系统可用性等方面对系统效益进行评价。综合评估结果表明,该系统能够达到设计和应用要求。

基于实地核查的气象卫星森林火情监测真实性检验

随着卫星平台的高速发展和监测技术的日趋完善,气象卫星凭借高频次和高时效特点在森林火情监测方面具有独特优势。研究简要介绍了气象卫星森林火情监测原理,提出了卫星监测缓冲区半径人工核查法,对极轨气象卫星(polar-orbiting meteorological satellite)上下文法(contextual)和静止气象卫星(geostationary meteorological satellite)时序法(temporal sequence method)计算得出的林火监测结果进行真实性检验。结果显示,极轨与静止气象卫星结合的森林火情监测方法的真实火点率达81.03%,具有较高的时空稳定性;湖南省真实火点分布具有明显的时空分布集聚特征,湖南南部五地级市监测得到的真实火点占全省真实火点的76.60%,“林火较高发期”监测真实火点占全部真实火点的81.96%;静止气象卫星首次监测到的真实火点占全部真实火点数的96.28%,FY4A国产静止气象卫星在森林火情监测中体现了明显高精度优势。研究表明,卫星监测实地核查为森林火情真实性检验工作提供了重要的核验数据,填补了国内大尺度长时序森林火情监测真实性检验的空白,为气象卫星森林火情监测的业务化运行提供了技术参考。

风云气象卫星寒潮灾害天气监测应用

冬季我国寒潮天气频发,寒潮过程中大风、雨雪和降温等天气对农业、交通、电力等造成影响,往往引发严重的气象灾害。风云四号B星(FY-4B)和风云三号E星(FY-3E)分别于2021年6月3日和7月5日发射成功,经过在轨测试,2022年正式投入业务应用,FY-4B搭载的快速成像仪(GHI)实现分钟级快速观测,FY-3E搭载的风场测量雷达是风云系列气象卫星的第一个主动遥感仪器,实现对洋面风速和风向的观测。结合风云系列其他卫星,为我国冬季寒潮灾害性天气监测服务提供多种观测信息。目前,通过风云气象卫星已开展寒潮监测服务,为防灾减灾服务。

《气象卫星地面接收系统运行技术规范》撰写浅析

气象卫星接收事业是科技型、基础性社会公益事业,广州地面站是全国四个气象卫星接收地面站之一,以前,对地面接收系统运行技术的管理,主要还是靠维护人员所掌握的技术和维护中积累的经验。因此,制订出一份行之有效、行家认可的规范十分必要,本文中规范的撰写通过文献研究法、访谈调整法和实证分析法,参照ISO9000认证的标准,归总卫星中心近些来年发布的工作文件,借鉴国内外气象行业标准管理经验,结合广州地面站实际情况,提出完善卫星接收运行技术管理的对策,建立一种地面接收系统运行技术规范,使维护工作系统化、规范化、科学化,以尽可能地让这项工作减小对维护人员技术和经验的过分依赖,将来也把规范引入智能化管理平台。