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标  题: 气象卫星应用需求数据库已成发展瓶颈
发信站: 哈工大紫丁香 (2004年04月08日13:18:04 星期四), 站内信件

2004-04-01

主持人 本报记者赵雪
专家 中国气象局国家卫星气象中心副研究员 黄富祥 总工程师董超华 中心主任张文建  

     据悉,我国地球同步轨道静止气象卫星FY-2C即将发射。迄今为止,世界各国发射的气
象卫星已经有132颗。我们知道,发展气象卫星的根本目的是获取大气和地球物理参数资料
，满足卫星用户的应用需求。因此，研究卫星应用需求成为各国规划和研制气象卫星最为
关键的一步，世界气象组织为此建立了全球对地观测卫星应用需求数据库，但是我国这项
工作目前还没有开展，专家认为——— 

　　主持人：过去，人们为了观测高空大气，只能在风筝、气球、飞机和火箭上安装探测
仪器进行观测。1960年美国发射第一颗实验性气象卫星TIROS—1，开创了人类利用气象卫
星平台进行大气观测的先河。 

　　专家：美国气象卫星的发展，分极轨气象卫星和静止气象卫星两个序列开展。 

　　美国极地轨道气象卫星，除ROS试验卫星和国防卫星外，业务气象卫星从时间上划分，
迄今已经发展了四代。1960—1965年，美国TIROS序列共发射了10颗试验卫星，主要目的是
对卫星轨道、观测仪器、姿态控制、资料传输等项目进行实验研究，为建立业务气象卫星
序列作准备，卫星主要携带光导摄像机和中、低分辨率红外辐射仪等仪器，获得了数十万
张卫星云图照片。 

　　1966—1969年，美国第一代业务应用极轨气象卫星，称为TOS（托斯）/ESSA（艾萨）
卫星，采用偶数号和奇数号双星系统，其中偶数号携带两台摄像机，奇数号带有高级照相
机。世界各地都可以接收该卫星资料。 

　　1970—1978年，美国第二代业务气象卫星，称为ITOS（艾托斯）/NOAA（诺阿）卫星。
与第一代卫星相比，第二代极轨气象卫星采用三轴稳定姿态，仪器始终面对地球观测，能
获取昼夜云图，还增加了大气温度廓线仪和太阳质子监视器等，能获得大气垂直温度分布
。 

　　1978年至上世纪90年代后期，是美国的第三代TIROS业务气象卫星。第三代卫星观测通
道由原来的2个增加到5个；采用数字传输，提高了数据发送速率和抗干扰能力；扩大了资
料应用范围，卫星资料不仅用于气象，还广泛用于农业、海洋、地理等许多领域。1983年8
月发射的NOAA—8卫星对第三代卫星进行了改进，增加了搜索救援系统、太阳后向紫外散射
辐射仪、地球辐射收支仪。 

　　第四代美国极轨气象卫星包括NOAA—15、16、17、18四颗卫星，目前前三颗卫星已经
发射了，NOAA—18卫星将于2004年9月发射。第四代业务卫星携带有先进的微波探测单元AM
SU和先进大气垂直探测器ATOVS，解决了以前气象卫星依靠红外探测器探测地球时因云的存
在而造成的探测盲区难题，还进一步加强对地表生物的监测、积雪和云的区分、大气气溶
胶的观测能力。 

　　为了满足军事气象观测的特殊需要，美国空军从上世纪60年代中后期负责制订并实施
了国防气象卫星计划（DMSP），美国政府于1994年5月决定把军用气象卫星和民用极轨气象
卫星NOAA合并为一个新的卫星系统，定名为国家极轨环境卫星系统NPOESS，这个卫星计划
将持续到2018年，由美国国家大气海洋管理局统一管理。 

　　美国的静止气象卫星也经历了试验和业务两个阶段。试验阶段的卫星是应用技术卫星A
TS系列，业务卫星为GOES系列，ATS卫星为美国发展并建立GOES卫星系列打下了坚实基础。
美国第一颗业务静止气象卫星GOES—1于1975年10月发射，迄今已经历了三代。 

　　GOES—1至GOES—3为第一代，主要装载了可见光红外自旋扫描辐射计。GOES—4至GOES
—7为第二代，卫星姿态控制仍为自旋稳定，携带了大气垂直探测仪。GOES—8以后称为第
三代（称GOESI—M），第三代静止气象卫星的第一颗GOES—8于1994年4月发射。与前一代
卫星相比，第三代静止气象卫星的观测能力有了重大飞跃：卫星姿态控制改为三轴稳定方
式；成像仪观测通道由2个增加为5个，灵敏度显著提高；垂直探测仪增加到19个通道，成
像与垂直探测独立、同时进行，分辨率和灵敏度大为提高。 

　　美国气象卫星具有工作寿命长、连续性好、观测种类和定量产品丰富等诸多优点，代
表了当今世界气象卫星的最高水平。 

　　主持人：我国1970年开始接收美国极轨气象卫星的实时资料和日本静止气象卫星的转
发资料，1988年9月7日成功发射第一颗气象卫星，至今共发射了6颗气象卫星，包括4颗极
轨卫星和2颗静止卫星。这些气象卫星的基本情况怎么样？ 

　　专家：极轨卫星即FY—1号A、B、C、D星。FY—1号A、B星为试验星，携带有5通道扫描
辐射计，卫星发射后能正常工作，图像质量优良，但都因为姿态失控而未能达到设计寿命
。FY—1号C、D星为业务星，分别于1999年5月和2002年5月发射，主要将扫描辐射计的5通
道改进为10通道，每天除可获得卫星过境期间的实时资料外，还可获取一次4个通道4公里
均匀分辨率的全球资料，设计寿命两年，发射后工作状态良好。 

　　静止卫星FY—2号A、B星为试验星，分别于1997年6月和2000年6月发射，载有3通道扫
描辐射计，发射后能正常工作，图像质量良好，但发射后不久，FY—2A消旋机构就发生故
障使卫星不能正常工作，FY—2B星发射后也出现转发器本振故障，经抢救后仅能有限业务
运行。 

　　2004年，我国将发射FY—2C星。FY—2号C星和以后将发射的FY—2号D、E星为业务星，
主要改进是将3通道扫描辐射计改进为5通道。 

　　我国在很短的时间内，已经迅速成为世界上少数几个同时拥有极轨和静止气象卫星的
国家或组织之一。在21世纪的头10年里，中国第二代气象卫星FY—3和FY—4卫星将陆续发
射升空。与第一代卫星相比，规划中的新一代中国气象卫星无论是卫星平台，还是星载遥
感仪器的种类和性能，都将发生根本性的变化。 

　　主持人：提起气象卫星，就会谈到应用需求研究，应用需求研究与气象卫星发展是什
么关系？ 

　　专家：满足本国卫星用户的应用需求，是世界各国发展气象卫星优先考虑的目标。综
观美国气象卫星发展，无论是观测通道的改变、遥感器的增加，还是姿控方式的变化，无
不体现了应用需求对卫星发展的牵引作用。一个典型的例子，是美国静止气象卫星姿态控
制由自旋稳定向三轴稳定的改变。卫星姿态控制由自旋稳定改变为三轴稳定方式，对地观
测时间利用效率 

　　从5%%提高到接近80%%，并带来探测灵敏度提高等其它优点。为了适用这种需求，美国
第三代静止气象卫星为了实现自旋稳定向三轴稳定姿控的转变，不惜将GOES—8卫星的发射
推迟了5年时间，资金投入增加了4倍。 

　　从应用需求分析开始，以卫星发射后满足用户需求的能力评估结束，是美国发  

　　展气象卫星的重要手段。为了做好21世纪的全球气象卫星发展规划，1996年，世界气
象组织（WMO）、地球观测卫星委员会（CEOS）和国际气象卫星协调组织（CGMS）等国际机
构，开始在全球范围征集卫星应用需求和观测能力资料，建立了全球对地观测卫星应用需
求数据库，并于2000年7月开始在WMO网站上公开发布。 

　　气象卫星应用需求研究推动卫星发展的一个典型事例是，1977年由Johnson和Vet鄄lov
提交的气象卫星应用需求报告，构建了上世纪90年代由极轨卫星和静止卫星共同组成全球
气象卫星业务观测网的基本格局。 

　　主持人：我们应该承认这样一个事实：第一代中国气象卫星的功能相对单一，寿命相
对较短，连续性相对较差，定量产品不多，与国际先进水平相比，还处于相对落后状况。
如此，我们研究气象卫星应用需求的意义是什么？ 

　　专家：过去我国虽然在预研阶段也开展了一些应用需求研究，但是距离卫星研制的要
求来说相对滞后，突出表现在三个方面：一是虽然组织开展了一些有卫星用户参加的应用
需求分析，但是只提出了一些定性的、一般性的应用需求，而不是明确的、定量的需求指
标；二是过去的应用需求分析，由于缺乏卫星应用需求数据库的支持，只能参考国外同期
或同类卫星的性能指标，难免在应用的针对性方面存在一定的问题；三是由于应用针对性
上的缺陷，卫星发射后满足用户需求能力的评估无法开展，也就无法实现应用需求对卫星
发展的牵引。 

　　根据规划，我国第二代气象卫星FY—3号将携带11种遥感仪器，具备全天候、定量、多
光谱的综合探测能力；FY—4号将采用三轴稳定姿态，拟携带3类遥感仪器，必将显著提高
对大气和地球物理参数的探测能力。中国新一代气象卫星面临的一个现实而紧迫的问题是
：如何才能最大程度地满足中国卫星用户的应用需求？在此背景下，探讨中国卫星用户的
应用需求，深入系统地开展中国气象卫星应用需求研究，建立气象卫星应用需求数据库，
具有十分重要的意义。摄影：王京 

　　　■专家提示 

　　　美国应用需求与气象卫星发展相得益彰、我国数据库建设相对滞后 

　　　世界各国发展气象卫星优先考虑的目标是：满足本国卫星用户的应用需求。 

　　气象卫星发射后，如果不开展针对满足用户需求能力的评估，就不能实现应用需求对
卫星发展的牵引作用。美国气象卫星的发展，充分体现了应用需求对卫星发展的牵引作用
。 

　　■相关链接 

　　中国气象局国家卫星气象中心，作为我国气象卫星资料接收、处理和应用服务的业务
单位，迄今为止，已经接收和处理了包括中国和外国气象卫星在内的近30年的卫星资料。
这些资料，在我国天气预报、气候监测、环境监测等领域的应用，为我国的社会政治稳定
和经济建设作出了显著贡献。 

　　在1990年10月北京召开亚运会、1997年7月1日香港回归、1999年12月20日澳门回归、1
999年国庆五十周年的庆典活动中，我国气象卫星都提供了气象保障服务；1987年5月东北
大兴安岭发生特大森林火灾、1998年长江和嫩江等地发生特大洪水、2003年淮河流域发生
大洪灾，国家卫星中心利用国内外气象卫星及时向有关部门提供了火灾、水灾监测信息。
所有这些，都得到了国务院及有关部门的高度评价。 

 
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