卫星气象整理

182第一章
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。
2.什么是气象卫星,气象卫星用以什么目的
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。
3卫星气象遥感探测的特点
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  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。
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。
设备  传感器,运载工具,接收系统
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
  按轨道划分:近极地太阳同步轨道卫星  倾角90度
              地球同步轨道卫星  倾角为0度
              非同步轨道卫星  倾角在90到0之间
  按功能划分:试验气象卫星    业务气象卫星
6.现有和未来静止业务气象卫星(了解)
    中国:FY-2C/D/E(105°E, °E,… )
          (后续FY-2F, 未来FY-4)
美国:GOES –E/GOES-W(135°W , 70°W )
          (未来GOES-R)
欧洲:METEOSAT-5/7, MSG(63°E, 0°E)
          (未来MTG)
日本:MTSAT-1R/2R(140°E)三轴稳定
俄罗斯 :GOMS (76°E )
印度:INSAT(83°E)
7.中国的气象卫星的命名:极轨气象卫星-风云奇数号
                      地球静止气象卫星-风云偶数号
第二章
1.卫星运动三定律
(1)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;
(2)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);
(3)卫星轨道周期的平方与轨道的半长轴的立方成正比
2.卫星在椭圆轨道上的总能量为: 
          W(总能量)=(m)/2(动能)– m/r(势能) = –m/2a
因此,卫星在轨道上的运行速度为= ( 2/r – 1/a ) 
—— 卫星活力公式
3.  卫星运行周期
  椭圆轨道:  = 4
  圆轨道:  = 4(R+H)/
轨道越高,速度越小,周期越长
4.(1)轨道倾角:指赤道平面与轨道平面间的(升段)夹角。
(2)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。
(3)截距(L):连续两次升交点之间的经度数。
(4)周期(T):指卫星绕地球运行一周的时间
(5)截距和周期的关系: L=T*15度/小时
(6)星下点:卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。
5.    近极地太阳同步轨道
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。
概念: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。
特点:
如何实现:(1)卫星轨道平面随地球绕太阳公转时的平动
          (2)卫星轨道平面因地球椭形而进动
优点:
(1)轨道为圆形,轨道预告、接收和资料定位方便;
山木通(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;
(2)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肚兜艺术
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)。
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。
7.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。
圆柱凸轮
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。
第三章
1.电磁波
(1)波段    r 射线、x 射线、紫外线、可见光(波长 — m)、红外线、微波
    参数: 波长      波数(1厘米长度内含有的波数)
          f 频率        c 光速=3 1010厘米/秒。
          c = 波在真空中的速度。
          波在介质的波长。 V=f波在介质中的速度。
            n=介质折射指数。 介电常数, 磁导率。
关系:  f=c            f=C/          =c/f        v=1/=f/c
2.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。
          国家燃烧=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=     
朗博体:F=πL
3.电磁波的量子特性
电磁辐射既有波动特性,也有粒子特性。
波长较长的可见、红外线波动性表现明显;
而波长较短的rx射线,其粒子性表现明显。
电磁辐射在空间传播时,常显示出波动性质;
电磁辐射的吸收和发射时,显示出粒子的性质。                             
3.维恩位移定律:在一定温度下,与辐射本领最大值相对应的波长λ和绝对温度T的乘积为一
4.人才管理系统斯蒂芬-波尔兹曼定律
  定义全谱段辐亮度
记常数b=2/(15ch),可得 B(T)=bT
黑体辐射是各向同性的,因此黑体发射的通量密度为
                F=B(T)=T
式中 =(斯蒂芬-波尔兹曼常数)。即,黑体表面发射的通量密度与T成正比。
5,发射率的概率,意义
答:指辐射体的出射度M'与同一温度下黑体的出射度M的比值。
公式:ε=M'/M
由于辐射体发射的辐射随波长而变,所以发射率也是波长的函数,写为ε(λ)
6,基尔霍夫定律的概念,意义
答:
概念:记ελ是物体的比辐射率或发射率,aλ是物体的吸收率。在由辐射源与物体构成的热力平衡系统中,有ελ= aλ
意义:1、一物体在一定温度下发射某一波长的辐射,则该物体在同一温度下吸收这种波长的辐射。2、一个良好的吸收体,在同一温度下、相同波长处,也一定是一个良好的发射体;反之亦然。
7,亮度温度(低于实际温度,及其原因)
答:亮度温度的定义:在给定波长处,如果物体的辐射亮度LλT)与温度为Tb的黑体辐射亮度相等,即LλT=BλTb)则称Tb为该物体的亮度温度。
低于实际温度的原因:亮度温度(Tb)又称等效黑体温度或辐射温度。由于BλT> LλT =BλTb),所以Tb爱去情来< T

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