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卫星巡天察气候

发布时间:2019-12-10 14:30来源: 未知
气象卫星以及时的、大面积、连续性、客观性观测见长,因为它的云图动画几乎每天都在电视天气预报中与我们见面。而气象卫星在观测人们关注的气候变化中的作用也是巨大的,它对地球热量收支、大气组成成分和物理性质、云、降水的监测中都扮演着极为重要的角色。 
 
  万物生长靠太阳,地球运转散热量。地球和大气从太阳辐射获取能量,并向宇宙空间发射长波辐射散失能量。地球大气系统辐射收支的平衡,是影响气候的基本因素。对整个地球而言,辐射收支是平衡的,但对于某一地区,辐射收支是不平衡的。如地球大气在低纬度,特别是赤道附近获得净辐射能,而在高纬度、特别是南北极失去净辐射能。这种辐射收支的不平衡,是驱动大气和海洋环流的原动力。正是运动中的大气和海洋造就了气候的分布,形成了热带、副热带、温带和寒带。
 
  在气象卫星出现之前,辐射观测只在少数有条件的气象站上进行,全球范围的辐射资料是不可能获得的。气象卫星提供了观测太阳入射短波辐射和地球射出长波辐射的理想平台,在辐射观测方面取得了有意义的成果。卫星大气探测资料可弥补广阔海洋、高原、沙漠和两极地区探空资料的不足,用于补充数值天气预报的原始场,提高数值预报的预报精度和预报时效。随着气象卫星大气探测产品的累积和存档资料时间的增长,大气探测产品在气候分析和气候预测方面的研究正在逐步深入,并取得了重要的进展。
 
  运用射出长波辐射产品的气候平均图,可以分析和追踪热带地区大气的运动,预报影响重大的厄尔尼诺和拉尼娜的形成和发展;运用其低值区的月、季、年变化对比,推断我国大陆上的降水强度和海洋上台风活动,在复杂的台风路径预报中,可以起到相当重要的作用。遥感观测云是气象卫星最基本的功能。电视天气预报上运动的云图,非常直观、具体。
 
  在全球增温过程中,云对地面气候的作用是十分重要的研究课题,云在大气遥感定量产品推导中,也是必须考虑的因素。例如卷云可影响大气温度垂直分布的推导精度。另外,对全球范围内降水地区和降水量的估计,也要依靠对云的观测。云的遥感观测利用了可见光波段云的反照率与云厚的关系以及红外云图上云的温度的关系。通过对可见光和红外多光谱综合分析,对于客观地识别云的种类是有帮助的。世界气候研究计划有一个国际卫星云气候子计划,其内容为整理全球范围内为期五年以上的云的分布资料。气象卫星在水循环监测中具有重要作用。
 
  一个地区湿润与否不仅影响植被分布,还影响其它生物。水循环过程中,几天到几个月的异常事件如洪水和干旱是常见的自然灾害;百年以上的长期变化如极冰的融化和海平面的升高,则对人类活动和生存有更大的影响。因此对水的监测是非常重要的。水在地球上以气态、液态和固态三种相态存在,气象卫星对三态的水都有观测能力。气象卫星水汽观测使用了水汽吸收带上的光谱波段,从水汽吸收带上所观测到的辐射,可计算出大气中对流层上部水汽的含量及其垂直分布。卫星观测的水汽含量也是数值天气预报所需的原始资料。
 
  在甚高分辨率扫描辐射仪的近红外太阳反射光谱波段上,水的反照率很低,而陆地上植被的反照率很高,因此在其图像上,水体的边界十分清楚。比较洪涝发生前后的水体范围可客观地定量估计洪涝面积,为各级政府抗御持续时间长、范围大的洪涝提供可靠的决策依据。
 
  冰雪覆盖不仅对地面和大气的温度、土壤湿度和辐射平衡有很大的影响,而且是重要的水资源。我国西部的新疆、甘肃等地区用水主要依靠积雪。气象卫星已成功地探测到积雪覆盖,能把雪面与其它类型的地表和云区别开来。在热红外波段则根据云是移动和变化的目标,而雪在几天时间内变化不大来区分云和雪。我国风云一号C、D气象卫星第6通道波长为1.6微米,对雪很敏感,可以较好地区分云和雪。海上结冰对航运和海上石油开采作业都有很大的影响。过去观测海冰用飞机巡视,不仅耗费大,也难以取得长时间连续的资料。目前对冰的观测已主要依靠气象卫星进行。在热红外波段,冰与海水的温度也有明显的差别。利用这些特性,可以把冰与海水区别开来。
 
  臭氧层起着吸收和阻挡太阳紫外线的作用。由于臭氧层的破坏直接危害人类健康,它的监测和防治受到各国政府的重视。臭氧层的监测,目前主要依靠气象卫星来进行:利用9.6微米附近臭氧的红外辐射测定臭氧总含量;利用紫外后向散射仪,观测在紫外波段太阳光的反射光谱,从而观测臭氧的垂直分布曲线。前几年,用气象卫星已观测到极地附近臭氧显著减少的现象,即所谓臭氧洞。随着气象卫星性能更加先进,观测时间更长,对人类了解、适应和影响气候的贡献将越来越大