15.3. 大气探测器.气象卫星的分类

大气探测仪


另一类传感器以三维模式收集有价值的大气数据,收集到不同深度。这些传感器是发声器,可以通过大气水平垂直观察,也可以通过较长的路径,特别是通过几乎与地球表面相切的大气分支,观察最低点。在许多这样的仪器中,我们可以说是典型的:高分辨率红外探测仪(HRIS-20道,覆盖范围从可见光到15微米,其分辨率在42公里处较粗);平流层探测仪(SSU);微波探测仪(MSU);可见红外自旋扫描辐射计(VISSR),一个双通道探测仪,正在运行,它是CH还可能有GOES 1米发声器;太阳后向散射紫外线(SBUV-2)辐射计;平流层临边红外监测器(LIMS);平流层气溶胶和气体实验(SAGE)。探测仪特别适用于获取温度、水蒸气、臭氧和我们可以在剖面图中绘制的其他微量气体数据。下面是1997年1月13日科罗拉多州丹佛市的温度(红色)和水汽(蓝色)分布的一个例子(有些退化),根据 GOES-8 Sounder .

发声器探测大气中的水平的一种方法如下图所示。每个温度图都是在一个特定的波长上绘制的,该波长能够测量特定高度(或空气柱内的深度,也可以用毫巴表示的大气压力)的大气辐射温度。地图从左上到右下沿地表高度递减的趋势发展。特别是在较低的一组中,横向温度变化是从西北部的较冷到东南部的最热。

GOES-8 Sounder maps of the U.S.

也可以在微波区域进行探测。在不同的频率(或波长,特别是毫米范围内),返回信号在不同的深度上给出黑体的等效温度。

探测仪特别适用于获取温度、水蒸气、臭氧和其他可绘制剖面图的微量气体数据。这是1997年1月13日科罗拉多州丹佛市上空的温度(红色)和水汽(蓝色)剖面的一个(有点退化)示例,根据GOS-8发声器计算得出(详情见第14-7页)。

|科罗拉多州丹佛市的温度和水汽剖面图(1997年1月13日),取自探测仪数据。|

然而,由于卫星扫过地球的大部分,特别是在近极轨道上的卫星(见下文),因此,在其轨道上连续读取数据,我们可以将探空数据显示为全球地图。例如,考虑四个不同高度的全球温度图(以毫巴为单位指定为压力),如1997年4月15日Nimbus 12上的Tiros操作垂直发声器(TOV)获得的(115毫巴大约在15公里处,950毫巴接近地面):

Colored TIROS TOVS global map at 115 millibars, April 15 1997.

|彩色tiros tovs全球地图250毫巴,1997年4月15日。|

Colored TIROS TOVS global map at 500 millibars, April 15 1997.

Colored TIROS TOVS global map at 950 millibars, April 15 1997.

我们在本节其他地方的气象卫星上展示了许多类似的由大气发声仪器绘制的地图。

14-6对于赤道上的一个位置,从上面的4个图像面板,估计在这个臭名昭著的日期(1997年4月15日,当更多的热量可能被从愤怒的纳税人添加到大气中时)的温度分布。 **ANSWER**

我们只能在Metsat仪器的这个主题上刮擦表面(真的,大气)。例如,Nimbus系列实际上支持24种不同的实验系统,包括各种传感器。感兴趣的用户应该咨询Kidder和Vonder Haar。

气象卫星等级


气象卫星按其轨道特性分为两类。我们可以将大部分分为极地轨道环境卫星(POES)类别。它们以高倾角(与经度线呈低角度)进入地球自转轨道,从而穿过两极附近的高纬度地区。根据轨道高度、角速度和倾角的不同,这些卫星是太阳同步的,也就是说,它们穿过赤道,向西南行大约11度(地球在下面旋转),每次环游世界(大约105分钟),因此它们同时穿过一些参考位置(例如赤道)。这一时间通常是在太阳光一侧的轨道上的上午和下午之间。因此,它们在每次经过时,都会以大致相同的太阳时间成像,从而使光线保持大致一致。当然,云会随着每个轨道的变化而变化,但在短的轨道周期内,它们的宽广模式和位置基本不变。通过这种方法,我们可以从样条上制作一个每日的镶嵌图,这是对那个时期全球天气模式的一个很好的概括。同样的轨道结构也适用于陆地卫星、SPOT和其他一些陆地观察员。其他POE成员有倾斜或其他轨道限制,这样他们在一天中的不同时间穿越相等的纬度,允许在白天周期中的不同时间进行观测。大多数PoES轨道在距离大地水准面700到1700公里(435-1056英里)的范围内是圆形到稍椭圆的。在不同的高度,它们以不同的速度行进。

第二类气象卫星属于地球静止运行环境卫星(GOES)类。这些卫星是地球同步的,这意味着它们的轨道与地球的自转保持同步,也就是说,它们需要24小时才能完成一个轨道。为了有一个24小时的轨道周期,他们必须保持35780公里(22234英里,或地球半径约5.61英里)的轨道高度,这将他们的速度设置为3.07公里/秒(6868英里/小时)。赤道点以约0.465公里/秒(1040英里/小时)的速度在下面旅行。

当这些卫星以零倾角在赤道上方轨道运行时,它们也是相对于赤道上某一点的地球静止(固定)卫星,因此它们观察地球时没有任何明显的相对运动。在这个距离上,他们以宽视场把地球视为一个完整的圆盘,但是覆盖的面积小于一个半球,大约是行星表面的1/4。

地球和卫星同步,相对于太阳旋转,使卫星的传感器每天都面向夜晚。但是,由于这种夜间效应,要想在白天连续观测地球,至少需要三颗(最好是四颗)地球静止卫星,它们位于地球的周围,距离相等。在这些轨道条件下,传感器可以随时查看星盘,获得天气图像,在其中实时查看所有气象要素。我们获取的可见图像通常间隔30分钟,而红外图像的频率较低。GOS平台通常成对运行,间隔约75°。我们指的是西半球以上的海流单位,是指东半球和西半球。

14-7哪种类型的卫星最有可能让你在晚间电视新闻中看到云运动全景? **ANSWER** *** *

我们将在本节的后面部分对上述信息进行扩展。我们围绕以下四个目标构建其内容:1)气象卫星计划的历史发展;2)由这些系统提供的图像和地图中的数据/信息类型示例;3)强调许多观测的全球性质;4)考虑海洋学和陆地水文调查。下一个数字提供了一个快速查看大多数主要的气象卫星系统,目前运行提供全球或半球覆盖。

|全球气象卫星网络图。|

主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net
合作者: Code 935 美国国家航空航天局 GSTUSAF Academy
上次更新时间:99年9月
站长:小比尔·狄金森。
现场负责人:Nannette Fekete
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