气象卫星介绍

随着气象卫星和资料同化技术的迅猛发展，卫星资料已经占据了地球气象信息观测的主体，并被广泛应用于世界各国的数值天气预报业务和研究中。自从1960年以来，世界许多国家和组织（美国、欧盟、日本、中国等）相继发射了自己的系列气象卫星(总装备部，2001)。随着科技的进步，卫星观测仪器明显向高空间分辨率、高光谱分辨率、高辐射观测精度等方向发展，卫星的观测能力越来越强，气象卫星已经成为许多国家进行天气、气候、生态监测必不可少的观测手段。按照轨道高度的不同，当今的气象卫星主要可分为静止卫星(Geostationary Satellite)和低轨卫星（Low-Earth-Orbiting Satellite）两大类。气象卫星所搭载的观测仪器（Spaceborne Sensors）可以通过可见光(Visible)、红外(Infrared)和微波(Microwave)等波段的电磁辐射对地球大气和地球表面进行持续观测，进而得到数值天气预报所需要的气象信息。通过资料同化方法的有效运用，卫星观测可以改善数值天气预报模式初始场的精度，进而使中短期天气预报水平得到显著提高。应用在数值天气预报中的卫星观测可以是：1）直接观测，比如包含能反映地球大气的温度、湿度或其他成分的垂直分布信息的亮温资料（Radiance 或 Brightness Temperature）；2）也可以是通过卫星观测计算出来的与大气运动有关的参量，如大气运动矢量（ＡＭＶ, Atmospheric Motion Vectors）等。自从卫星观测应用到数值天气预报中以来，大量的科学研究已经展示了卫星资料的重要性（Collard and McNally 2009; McNally et al. 2000），尤其是在常规观测（In Situ）稀少的地区（比如洋面和两极）作用尤其明显。

葵花(Himawari-8) 静止卫星

当今，除了极轨卫星（Polar-orbiting）等低轨卫星以外，静止卫星技术发展迅速。静止卫星，又称地球同步卫星，是相对于地球保持静止的卫星。静止卫星的轨道在赤道面上，当轨道高度达到距离地面大约36000公里时，卫星运行周期与地球自转周期将保持一致进而产生同步效应。每颗静止气象卫星可以观测地球表面三分之一的固定区域，实现对同一目标地区进行持续不断的气象观测。相对于极轨气象卫星（也即太阳同步轨道卫星）基本上一天两次对地球同一地区的观测，“静止”有其自身的优点，例如同一区域观测间隔时间短、三颗星即可覆盖全球等。自从2014年起，全球已经正式进入第二代静止气象卫星发射期。陆续已经或即将发射的静止气象卫星包括：日本的向日葵（Himawari-8，9），美国的GOES-R卫星，欧洲的Meteosat卫星和我国的风云四号 (简称：FY-4) 等。

做为新一代静止气象卫星的开始，由日本气象厅出资、三菱电机公司研制的Himawari-8（中文名：葵花-8）气象卫星于日本时间2014年10月7日使用三菱重工的H-IIA-25火箭成功发射。向日葵-8 是向日葵-7 的下一代气象卫星，设计寿命、气象观测能力都有大幅提高。日本的Himawari-8内置的高像素红外线成像仪 （AHI: Advanced Himawari Imager）共包括16个波段：3个可见光，3个近红外和10个红外波段。

日本葵花(Himawari-8) 静止卫星在10分钟内完成一次全景扫描示意图