南京信息工程大学卫星气象学

? 卫星气象学 名词解释

升交点：卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为升段，把轨道的升段与赤道的交点称为升交点。 降交点：卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为降段，把轨道的降段与赤道的交点称为降交点。

轨道面：根据理论力学，卫星在地球引力（有心力）作用下的运动为平面运动。该平面称轨道面，轨道面过地心。

轨道倾角：指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。 探测周期（T）：指卫星绕地球运行一圈的时间。 截距（L）:连续两次升交点之间的经度数。（L=T*15度/小时）。 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。

轨道数：指卫星从一个升交点开始到下一个升交点为止环绕地球运行一圈的轨道序数。 遥感：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、分类和识别的一项技术。 三大宇宙速度：①环绕速度：7.912km/s ②逃逸速度：11.2km/s

③卫星脱离太阳系进入银河系的最小速度：16.9km/s 自旋稳定：若卫星绕自身对称轴以一定的角度旋转，在没有空气阻力的情况下卫星的角动量守恒，因而自转轴方向始终不变，这种卫星稳定的方式称为自旋稳定。

三轴定向稳定：卫星三个方向上始终保持稳定，取卫星的三个方向为轴并使其保持稳定： ①俯仰轴：与卫星轨道平面垂直，控制卫星上下摆动

②横滚轴：平行于轨道平面，且与轨道方向一致，控制卫星左右摆动 ③偏航轴：指向地球中心，控制位卫星沿轨道方向运行 入轨速度：火箭将卫星送入轨道的瞬时速度。 黑体：某一物体在任何温度下，对任意方向和任意波长的吸收率或发射率都等于1。即α（λ）恒等于1.

灰体：物体的吸收率与波长无关，且为小于一的常数。 选择性辐射体：物体的吸收率随波长而变化，即a=a（λ）。

辐射能Q：指电磁辐射所携带的能量，或物体发射的全部能量，其单位为J（焦耳）。 辐射通量φ：指单位时间内通过某一表面的辐射能。

辐射强度I：指对于点辐射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量。 辐射率：

大气窗：太阳或地球-大气的辐射在大气中传输时被大气中的某些气体所吸收，这些吸收随波长变化很大，在某些波段吸收强，而那些在某些吸收弱或没有吸收的波段称为大气窗。 亮度温度（亮温度）：在给定波长处，如果物体的辐射亮度Lλ（T）与温度为Tb的黑体辐射亮度相等，即Lλ（T）=Bλ（Tb）则称Tb为该物体的亮度温度。 若物体温度为T，由于Bλ（T）>Lλ（T）=Bλ（Tb），所以物体“亮温度”Tb小于物体的温度T。

大气透过率：通过介质的辐射能量与入射到介质的总的辐射能量之比。 行星反照率：定义为大气顶处反射通量密度与入射通量密度之比。

星下点分辨率：星下点上的空间分辨率。星下点，是指卫星与地球中心连线在地球表面的交点。

AVHRR：先进的高分辨率辐射计，是装载在美国第三代业务气象卫星TIROS-N/NOAA系列卫

星上的图像观测仪器，它是由光学系统，探测器，和信息处理系统组成，共有5个通道。 地表发射率：指地表的出射度M'与同一温度下黑体的出射度M的比值。 定位网格:给出卫星云图的经纬度的网格，将它套在卫星云图上，以便定位。 权重函数：表示高度p处大气发射的辐射到达卫星的权重。

卫星遥感：遥感是指在一定距离外，不直接接触被测物体或有关的物理现象，通过探测器接收来自被测目标物反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行处理，分类和识别的一种技术。利用卫星这一运载工具进行遥感探测称为卫星遥感。

云：由大气中的水汽凝结而成的微小水滴、过冷水滴、冰晶、雪晶等单一或混合组成的形状各异漂浮在天空中可见的聚合体。

辐射分辨率：卫星仪器能分辨出的最小的能量变化。 空间分辨率：卫星在某一时刻观测地球的最小面积。 时间分辨率：指卫星对同一地区观测的时间间隔。

温度分辨率：是指能分辨两个瞬时视场的最小温度差或反照率。 透过率乘法规则：总的大气透过率等于路径上各种成分的透过率的乘积，或等于各段路径的透过率的乘积。

极地轨道（近极地太阳同步轨道）：指卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向，由于这种卫星的轨道倾角接近90°，卫星近乎通过极地，所以称为近极地太阳同步轨道，简称极地轨道。

卫星轨道的进动：由于地球是一个扁平的旋转体，在赤道附近出地球对卫星的引力加大，使得卫星的轨道平面绕地轴朝着与卫星运动方向相反方向旋转，这就是升交点Ω变化，而倾角I不变，这种现象称为轨道平面的进动。

纹理：是指云顶表面或其他物象表面光滑程度的判据。

暗影：在一定太阳高度下，高的目标物在低的目标物上的投影。 瞬时视场：指从卫星到观测地表面积之间所构成的空间立体角。

光学厚度：处于局地热力学平衡的无散射大气，在给定波长下光束通过厚度为。 辐亮度：指定方向上，单位投影面积，单位时间、单位立体角内发射的辐射能。

简答题

1.什么是近极地太阳同步轨道气象卫星?太阳同步轨道是如何实现的?其优缺点是什么?

答：①、定义：指卫星轨道平面始终与太阳保持固定的取向，轨道倾角接近90°，近乎通过极地的气象卫星。

②、实现：利用卫星随地球绕太阳公转时产生的转动抵消由于地球的扁率引起卫星轨道的进动运动实现的。 ③、优缺点：

优点:⑴由于太阳同步卫星轨道近似于圆形，轨道的预告，资料的接受和定位处理都十分方便。

⑵太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测到极地地区。

⑶在观测时有合适的照明，可以得到稳定的太阳能，保障卫星正常工作。 一句话：可以实现对地球上同一地区的定时观测和进行全球观测。

缺点：⑴时间分辨率低，对某一地区观测时间间隔长，一颗卫星每天只能对同一地区观测两次，不能满足气象观测要要求，不能监视生命短变化快的中小尺度天气系统。 ⑵相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化。 2.在卫星气象学中，三中分辨率的定义和关系?

空间分辨率：卫星在某一时刻观测地球的最小面积。

时间分辨率：指卫星对同一地区观测的时间间隔。

温度分辨率：是指能分辨两个瞬时视场的最小温度差或反照率。

三者的关系：三者之间是互相制约的。低的空间分辨率，即较大的瞬时视场可以换取较好的时间和温度分辨率。当仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率与仪器扫描速度有关，仪器扫描速度慢时，观测目标物的时间长，就能得到更多的辐射能，从而具有较高的温度分辨率。反之，若要提高卫星的观测速度，必然会牺牲温度分辨率。

3.为什么用气象卫星在红外光谱波段观测的云顶辐射值反演云顶温度时需要做误差订正? 答：因为气象卫星探测是建立在黑体辐射的理论基础之上的，即把在红外波谱段的云和地表近似的作为黑体处理，而实际上它们不是黑体由于所有实际目标物的发射率都小于1，及大气对地表（云）辐射的吸收，因此卫星接收到的辐射推算出的温度比目标物的实际温度要小，此外还要考虑卫星观测视场的影响，所以要做误差订正。 4.卫星云图识别云的六个判据，以及在天气分析中的意义?

答：判据：结构形式、边界形状、范围大小、暗影、纹理、色调。

意义：⑴结构形式：在卫星云图上，物象的不同明暗程度所形成的分布式样用于识别云的种类和形成过程。

⑵范围大小：连续云区的范围，用于识别云的种类和分析不同尺度的天气系统。 ⑶边界形状：连续云区的边界地形的分布式样，用以识别云的种类和分析不同类型的天气系统。

⑷色调：只在卫星云图上物体的明暗程度用于识别云的种类和地表状态分析。 ⑸纹理：指在卫星云图上云顶表面或物象表面的光滑程度，用以识别云的种类和地表状况分析。

⑹暗影：一定太阳高度角条件下，在可见光云图上高的目标物在低的目标物上的投影，用于判断云的垂直发展状况。

5.气象卫星遥感地球大气时接受的辐射有哪些?写出红外辐射在大气中的传输方程? 答：接受的辐射有：⑴地表和云表发出的红外辐射⑵地面和云面反射的太阳辐射⑶地面和云面反射的大气向下的红外辐射⑷大气中吸收气体发射的红外辐射⑸大气分子、气溶胶等对太阳辐射的散射辐射

6.如何根据可见光和红外云图上积雨云团的大小、形状和边界来判断云团内产生冰雹天气的可能性?

答：冰雹云上风边界十分整齐光滑，下风边界出现长的卷云砧。 7.静止卫星和极轨卫星的轨道特点及探测优缺点?

答：静止卫星相对于地球静止，轨道倾角0°，轨道高度距离地面大约36，000km，一般每20分钟左右即可获得一次观测资料；极轨卫星轨道高度距地面约879km，大约每12小时左右对全球大气观测一遍。 静止卫星轨道探测优缺点：

优点：⑴高度高、视野广；⑵对同一地区连续观测；⑶监视中小尺度天气系统；⑷圆轨道，定位、处理、接收方便。

缺点：⑴不能观测两极；⑵高度高，精确度难提高。 极轨卫星轨道探测优缺点：

优点：⑴轨道为圆形，轨道预告，接受和资料定位方便；⑵可实现包括两极的全球观测；⑶在观测时有合适的太阳照明，有利于资料处理和使用；⑷仪器可以得到充分的太阳能补给。 缺点：⑴对中纬度同一地点观测的时间间隔太长，不利于中小尺度天气系统的监测；⑵相邻两条轨道观测资料时间差达100多分钟，拼图不利。 8.简述可见光云图、红外云图、水汽图的观测原理?