15.4. Tiros和Nimbus

美国气象卫星计划追溯到1959年2月发射先锋2号，就在我们第一颗成功的卫星探索者1号12个月后。由于姿态不稳，宇宙飞船失败了。在下一次尝试中，探险家6号的一个不正确的轨道导致了一些低分辨率的地球图片。1959年10月13日，由美国卫星气象学先驱Verner Suomi和他的同事设计的一个辐射计成功地绕着轨道运行了探险家7号。该仪器利用黑白半球测量太阳和地面辐射能量（确定反射和吸收成分），以估计辐射平衡。

Tiros和Nimbus

第一个实验气象学系列始于1960年4月1日发射的Tiros-1。tiros代表电视和红外观测卫星。主要的仪器是一个摄像机，它是一个经过修改的电视摄像机，扫描500行，每行包含500像素。我们在这里展示了Tiros-1返回的近23000张图像中的一张：

14-8 ： Why is there a blocky disjointedness associated with this image?` <answers.html#14-8>`__ **ANSWER**

TIROS-2包括中分辨率红外辐射计（MRIR）。Tiros-8摄像机具有800线分辨率，是第一个使用自动图像传输（APT）技术的摄像机。Tiros系列（共10个）是在48°到58°之间的轨道倾斜之后的非极性系列。前八个tiros通过以12转/分钟的速度旋转来保持方向，这限制了相机指向地球的时间。Tiros-9遵循“车轮”旋转模式（垂直于轨道平面的旋转轴），这有助于覆盖图像，允许用户可以拼接图像条，以提供全球合成：

下一个Metsats车队是Nimbus系列（共7个），主要致力于研究和开发实验。我们在此表中列出了本系列中使用的仪器

1964年8月28日发射的Nimbus-1是我们第一次将其送入太阳同步轨道（现在是标准轨道）。它使用了一种三轴稳定技术（基于飞轮），使其始终指向地球。它携带了一些仪器，包括先进的摄像机系统（AVCS，一个APT）和高分辨率红外辐射计（HRIR），其工作间隔为3.6-4.2微米。接下来，一个在西欧上空拍摄的Nimbus1-hrir图像的例子出现在了顶部（请注意，相对于南部国家，德国和瑞典的扭曲扩大了，意大利人可能会因为他们的“靴子”缩小而感到愤慨！）.底部是美国东南部的可见图像解剖摄像系统（IDCS）图像，如Nimbus 3所示：

为了比较在可见光（左）和热红外中获得的信息，请看Nimbus4同时获得的墨西哥湾图像对。

14-9 ： 热成像显示了延伸的一组漩涡状白色图案。这些云或是墨西哥湾海水中的热模式？为你的结论引证一条合乎逻辑的线索。 **ANSWER**

在下一张图片中，我们可以感受到NIMBus3上的IDCS可见频道提供的1.1公里（0.7英里）分辨率。在最佳观看条件下，怀俄明州和犹他州的部分地区出现在这里（这是作者1970年创作的第一幅太空图像）。

盆地通常具有很强的反射性，由于与常绿植被相关的暗色调，山脉往往会分开。将此图像与中风河山脉（Nimbus视图右上角）的Landsat 1 MSS图像进行比较。 Section 2 .

14-10 ： This Nimbus image was the first ever worked on by the writer (NMS) when I transferred from the planetary to the remote sensing programs at NASA Goddard Space Flight Center. Then, the Landsat image that you may have checked out by clicking was the first I examined (in the field ultimately) after that satellite sent its first pictures in July of 1973. These are my "holy grail". Just for fun, why don't you fit the Landsat image into the Nimbus image - and check the answer. **ANSWER**

Nimbus3（1969年4月14日）也是第一个广泛使用大气探测器的公司，其红外干涉仪光谱仪（IRIS）工作在6微米到25微米之间，卫星红外光谱仪（SIRS）在15微米区域进行传感。Nimbus4（1970年4月8日）携带了后向散射紫外线（buv）辐射计，成为第一个测量大气臭氧的气象卫星。

Nimbus 5上的两个仪器（1972年12月11日）具有特殊意义。表面成分映射辐射计（SCMR）使用两个热波段（8.4-9.5微米和10.2-11.4微米）来生成颜色编码的温度图，例如佛罗里达和古巴以及周围水域的图像，该图像由8.8微米通道制成：

|佛罗里达和古巴的彩色Nimbus-5 SCMR图像。|

两个波段测量的辐射温度比提供了对SiO的定性估计。₂ 岩石和土壤含量。这个过程使用了“restrahlen”的概念，这是一个德国术语，指由于硅四面体中硅氧键的共振振动而降低发射率（第9节中提到的参数）。随着二氧化硅含量的增加，发射率波谷向更长的波长移动。

14-11 ： 实际上，如何使用这种硅石移位？ **ANSWER**

Nimbus-5上的电子扫描微波辐射计（ESMR）以19.35GHz频率（1.55cm波长）工作，以感应表面和大气的亮度温度。这台仪器能够感应表面冰的温度，特别是在极地地区，如这一系列地图所示，这些地图绘制了1974年南极洲周围的月冰覆盖率。ESMR也是第一个使用微波吸收通过量化光学深度的增加来估计降水量（降雨率），这与较高的亮度温度有关。Nimbus6上的ESMR（1975年6月12日）设置为37 GHz（0.81 cm）。

在Nimbus 7（1978年10月24日）和Seasat上飞行的扫描多通道微波辐射计（SMMR）由一个5通道（0.81、1.36、1.66、2.80、4.54 cm）双偏振仪组成，它为许多应用提供有价值的数据：海洋环流、低空风、水蒸气、云水含量、海冰类型、外部耳鼻喉科，集中，积雪和水分，降雨率。印度洋和南亚1986年几个月的热带降雨数据就是这样一个产品：

SMMR在1985年监测了南极大陆架的冰，在这里显示了四个月：

|南极大陆架几个月冰的时间序列，由SMMR于1985年拍摄。|

Nimbus 7上的第一台总臭氧测绘光谱仪（TOMS）仍在运行，测量0.312、0.317、0.331和0.340微米的紫外线反射率。它根据0.312/0.331微米波长的回报率计算臭氧量。作为全球臭氧图的一个例子，这里是1992年5月14日获得的数据图。

（注：多布森单位是在加拿大东部以拉布拉多为中心的固定区域测量的臭氧压缩柱的响应，相当于0.01 mm厚。）

我们也可以用Toms来监控₂ 在大气中。在一些主要的火山爆发之后，它追踪到了大量的SO云。₂ -世界上大部分地区每天向高层大气注入丰富的火山灰和气体，直到它们在探测水平以下消散。这是1991年6月20日菲律宾皮纳图博火山喷发产生的云的状况。

第一台太阳后向散射紫外（SBUV）传感器安装在Nimbus7上（也安装在NOAA-9和11上），共用一些Toms组件。SBUV在紫外区域有12个通道。我们将在本节后面的部分详细讨论仅在Nimbus7上飞行的海岸带彩色扫描仪（CZCS）。

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 GST ， USAF Academy

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上次更新时间：99年9月

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