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风云四号气象卫星有什么功能?

12月11日零时11分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号卫星。而风云四号气象卫星又有哪些功能呢?发射的意义作用是什么呢?下面是我精心为你们整理的关于的相关内容，希望你们会喜欢!

风云四号气象卫星的功能

观测能力是现有系统的上千倍

根据航天科技集团八院风云四号卫星工程总师李卿的说法，风云四号是我国首颗静止轨道上三轴稳定的定量遥感卫星，搭载了多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间天气监测仪等4种探测器，实现了多个重大技术突破。

将四大类载荷安装在同一个卫星平台上，就是其中的一个突破。中国气象局副局长、风云四号卫星工程总指挥于新文说，这是一个世界性难题的突破，解决了多个仪器同时工作所产生的相互干扰问题。

他说，相较于其他国际先进水平静止气象卫星将成像仪器和探测仪器分置于两颗卫星的普遍做法，风云四号的这种设计大大节省了研制成本，更重要的是，在世界上首次实现对大气的多手段综合观测。

具体来看，与目前业务执行的风云二号卫星相比，风云四号配备的扫描成像辐射计通道数量增加了2.8倍，达到14个。其观测时间解析度提高1倍，可每15分钟对东半球扫描一次，最快可以每1分钟生成一次区域观测影象。最高空间解析度较之前提高了6倍，达到500米。

李卿说，这些新能力，将让风云四号以全新的方式来揭示台风、暴雨、洪涝、森林火灾、沙尘暴和空间天气的变化规律。

风云四号还搭载了世界首个静止轨道干涉式大气垂直探测仪，其在垂直光谱探测通道达到1700个，可方向上对大气结构实现高精度定量探测，相当于对大气进行CT扫描。

这也是国际上静止轨道气象卫星的首次装载，将首次实现静止轨道大气高精度温度、溼度廓线探测，获取的高光谱大气资料，可进一步提高天气预报的准确性。

根据中国气象局的说法，风云四号的观测能力是现有观测系统的上千倍，将极大提高天气预报准确率和精细化水平。

接下来是闪电成像仪。风云四号的成功发射，是我国自主研制闪电成像仪的首次在轨应用，填补国内空白。1秒钟可以拍摄500张闪电图，探测区域范围内的闪电频次和强度，这可以用来实现对强对流天气的监测与跟踪，提供闪电灾害预警，也是国内首次应用。

能感知3.6万公里外湖水温度的变化

放眼全球，国际上新一代静止气象卫星已呈现出竞相发展的态势。日本和美国分别在今年11月2日和11月19日发射同类气象卫星。欧盟、俄罗斯、韩国、印度也计划于2017～2021年前后发射新一代静止气象卫星。

风云四号地面应用系统总师张志清说，风云四号卫星与日本、美国2021年最新发射的葵花九号卫星、GOES-R卫星及欧洲正在研制的MTG等均属于新一代静止轨道气象卫星。

气象卫星又被叫做定量遥感卫星，除了获取云图，还有一个重要的功能就是获取准确的、定量化的大气和地表观测资讯，为后续的应用提供服务。

张志清说，针对越来越高的定量遥感需求，风云四号装载的多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪和闪电成像仪，在效能上比之前的卫星有大幅的提升。

张志清举了一个例子，青海湖的温度是20℃，风云四号卫星可以做到对其温度的测量误差小于1℃，同时，当湖水温度变化0.1℃时，卫星就能够准确感知出来。

此外，风云四号还可以通过不同光谱通道的观测，对全国植被覆盖、粮食亩产等作出预估。在气象学家看来，其经济、社会效益空前。

不过天气预报是一件极其复杂的工作，除了温度，还包含溼度、压强、风等指标，涉及温溼度、导风、闪电、辐射、云和气溶胶、大气成分等数十个种类卫星遥感资料产品的应用。

张志清说，风云四号卫星正式投入业务执行后，将提供包括云、辐射、温溼度、大气、导风、闪电等34种资料产品。

革命性的跨越：提高天气预报准确率的重器

事实上，在风云四号之前，我国已成功发射了14颗气象卫星，其中7颗卫星在轨执行，成为世界上少数几个同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家。

国防科工局系统工程司副司长赵坚表示，极轨气象卫星已经实现了升级换代和上、下午星组网观测，如今，风云四号卫星的成功发射使静止轨道气象卫星也实现了升级换代，并形成了“多星在轨、统筹执行、互为备份、适时加密”的业务格局。

在茫茫太空中，气象卫星就是洞察风云变幻的锐利“眼睛”。张志清说，气象卫星主要是通过卫星装载的各种探测仪器获得不同的卫星气象云图，然后通过云图反演出其他变数，并应用到天气预报模式中，再根据方程的运算得到未来的天气。

气象卫星云图可分为太阳同步轨道气象卫星云图和地球静止轨道气象卫星云图。不过，能用自己研制的卫星拍摄这两种云图的国家和地区，美欧之外，就只有中国了。

根据赵坚的说法，风云系列气象卫星中的风云一号卫星和风云三号卫星分别是我国第一代和第二代太阳同步轨道气象卫星，距地面高度大约500公里至1000公里，其拍摄的云图就是太阳同步轨道气象卫星云图。

而风云二号卫星和刚刚发射的风云四号卫星则分别是我国第一代和第二代对地静止轨道气象卫星，距地面约3.6万公里，其拍摄的卫星云图是地球静止轨道气象卫星云图。

静止卫星与极轨卫星，一个相对于地球保持静止，一个则绕着地球转动。如风云二号卫星和风云三号卫星对我国天气的观测好比一个定点站岗警察和一个流动巡逻警察。

目前，人们看到中央电视台天气预报的卫星云图，基本上来自在轨执行的风云二号E、F、G三颗星。张志清说，风云四号卫星正式投入业务执行后，将逐步接替风云二号卫星提供更加及时和高精度的观测资料，进一步提高天气预报的准确率。

中央气象台首席预报员、风云四号卫星应用首席专家许映龙说，成像和垂直观测相结合，就好比医生不仅有了X光片，同时还有了CT片，获得了不同层次的切片资料，对于病情的判断就更加准确了。

他说，这是一个革命性的跨越，“可以说，风云四号卫星是提高天气预报准确率的重器”。

根据官方的说法，随着风云卫星的发展，我国当前天气预报的准确率从上世纪70年代的约50%，提高到了现在的90%。而风云四号的成功发射，将进一步提高这一准确率。

风云四号气象卫星发射的意义作用

风云四号气象卫星西昌发射成功 将大幅提高天气预报准确率

未来的天气预报

有了卫星重器，我国天气预报的水平究竟能提高多少，与国际发达国家相比又将如何?

这个问题并不难回答。事实上，现代天气预报包括5个环节：气象观测、资料收集、综合分析、预报会商、预报产品释出。

这其中，气象观测又分为地基观测、空基观测和天基观测三大类。而气象卫星，只是其中的天基观测一环。在专家看来，气象卫星观测能力的提升，将会带来天气预报能力的提升，不过至于能提升多少，以及能否和欧美比肩，则还要进行综合考量。

毕竟，真正引领天气预报技术走向现代化的是数值天气预报的诞生。而所谓数值预报，就是使用大气运动方程建立的数值模式，按时间顺序计算不同高度全球各处气象要素的值。

遗憾的是，按照中国工程院院士丁一汇的说法，中国的数值预报与欧洲中心、美国等相比，起步要晚，先天条件处于弱势。

数值模式涉及大量微分方程，计算量巨大，一般使用超级计算机完成。这方面，中国正在迎头赶上，前不久，中国科学家获2021年度的高效能运算应用最高奖“戈登·贝尔”奖，就是在这方面所作的努力。

计算机并不能完全取代人，资料收集、综合分析之后，还需要预报会商，这时，预报员就要发表意见、综合分析，对未来天气的发展变化作出最终的预报结论。在这方面，中国尽管有一些优秀的预报员，但相比发达国家，仍比较缺乏。

想更准确地“猜”到老天的心思，并不容易。道阻且长，今天的风云四号是一个新的开端，未来我们拭目以待。

如何看气象云图

气象卫星

在卫星上携带各种气象观测仪器测量诸如温度、湿度、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星。

按卫星轨道分，气象卫星可以分为两类：

风云1号气象卫星

（1）极地太阳同步轨道卫星：其卫星的轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向，卫星几乎以同一地方时经过世界各地。

（2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星。卫星相对某一区域是不动的。因而由静止气象卫星可连续监视某一固定区域的天气变化。

根据气象卫星的目的还分为试验卫星，主要对各种气象卫星遥感仪器、新的技术进行试验，待试验成功后转到业务气象卫星上使用业务卫星，这种卫星带有各种成熟的设备和技术，获取各种气象资料，为天气预报和大气科学研究服务。

风云1号气象卫星

飞行中的风云1号气象卫星

这是中国第一代准极地太阳同步轨道气象卫星。卫星发射二颗，分别为FY-1A和FY -1B，于1988年9月7日和1990年9月3日用长征四号火箭发射，卫星本体是1.4×1.4× 1.2米的六面体，星体外侧对称安装六块太阳帆板，卫星总长度为8.6米，星重750千克，三轴定向稳定，卫星高900公里，倾角99°，周期102?86分钟，每天卫星绕地球为14圈。卫星携带多光谱可见光红外扫描辐射仪，它有五个通道，用于获取昼夜可见光、红外云图，冰雪覆盖、植被、海洋水色、海面温度等。卫星资料发送方式有：甚高分辨率传输 （HRPT），低分辨率图象传送（APT）和延迟图象传输（DPT）。首颗 FY-1A卫星入轨后获取了大量高质量云图资料。由于姿态失控，卫星工作了39天；FY- 1B卫星的姿态控制系统比FY—1A有明显改善，但系统的可靠性有待进一步改进。

卫星探测的分辨率

是指卫星仪器能区分两个物体的最小距离。表示卫星探测分辨率通常有三个参数： ①空间分辨率：这是指卫星在某一瞬时观测到地球的最小面积，这最小面积又称象元（或象素）。从卫星到这最小面积间构成的空间立体角称瞬时视场。卫星的空间分辨率与卫星的高度有关，卫星高度越高，分辨率越低，而且与卫星视角有关，视角越倾斜，观测面积越大，分辨率就差。

卫星探测的视场和分辨率

（1） 灰度分辨率：在卫星云图上，如果两个邻接瞬时视场内目标物的反照率或温度相等，则其色调一样，无法区别它们。但是当这两个瞬时视场目标物的反照率或温度有差异，并达到一定数值时，这两个视场就可以被分辨，这个能分辨的最小温度差或反照率差异称做灰度分辨率。

（2） 时间分辨率：指卫星对某一观测区域进行一次观测的时间间隔。静止气象卫星对固定区域每隔半小时进行一次观测，具有很高的时间分辨率。

可见光云图

可见光云图

可见光是波长从0.35～0.80μm很狭窄的波段。卫星在可见光谱段测量来自地面云面反射的太阳辐射，将卫星接收的这种辐射转换为图象称为可见光云图。卫星在可见光谱段选用的波长间隔有：0.52～0.75μm和0.58～0.68μm。卫星在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。在可见光云图上，辐射越大，色调越白；辐射越小，色调越暗。通常云层越厚，反照率越大，色调也越白，而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表现为黑色，陆地反照率比海洋略大，表现为灰色，而潮湿或森林覆盖的地区表现为灰暗的色调。在电视显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。

红外云图

红外云图

卫星在10.5～12.5微米测量地表和云面发射的红外辐射，将这种辐射以图象表示就是红外云图。在红外云图上物体的色调决定其自身的温度，物体温度越高，发射的辐射越大，色调越暗，红外云图是一张温度分布图。由于大气有吸收及物体发射率不完全为1，卫星接收到的红外辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。地面的温度一般较高，呈现较暗的色调；由于大气的温度随高度是递减的，故云顶高而厚的云，其温度低呈白的色调。低云的云顶温度较高，与地面相近，故在红外云图上不容易识别。由于各类云的云顶温度的差异较大，在红外云图上可以识别各种高度的云。此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本身的热惯量而不同，所以在红外云图上的色调亦不同。在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，以与云相区分开。

水汽图

水汽图

卫星选用6-7μm水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图象表示便得到水汽图。在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以自身较低的温度发射红外辐射。卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星，则卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；否则越少。对于6-7μm水汽带，卫星测得的辐射来自对流层中上层，故水汽图反映大气上层水汽的空间分布。

增强红外云图

这是对灰度或辐射值进行变换处理，将人眼不能发现的细节结构清楚地显示出来，如积雨云在云图上表现为一片白色，通过增强处理后可将云顶结构显示出来，能准确地确定积雨云的强度，强对流中心位置。红外云图的增强处理是将图象上的灰度值，按需要进行合并或分解为若干灰度间隔（等级），每一间隔赋予一个灰度值。

被动微波遥感

微波辐射通常指1毫米到30厘米波长范围的辐射。自然界里许多物体都能发射和吸收微波辐射。气象卫星携带的微波探测器测量地表或大气发射的微波辐射，由此推测物体的各种特性的技术称被动微波遥感。在大气中，水汽在波长λ=13.5毫米（22.235千兆赫）、1.6毫米（183.34千兆赫）；氧在波长λ=5毫米（50～70千兆赫）、2.3 毫米（118.7千兆赫）处有强烈吸收和发射微波辐射。

微波辐射具有穿透云雾、降水的 能力，可以测定云下物体发射的辐射，具有全天候、全天时的工作能力。由微波辐射计 接收大气中水汽、氧等气体发射的微波辐射，并经反演处理能得到大气中温度、湿度、 降水等气象要素。

卫星云图识别云的判据

在卫星云图上识别云的判据有六个：

可见光云图上各类云特征

（1） 结构型式：是指不同明暗程度物象点的分布式样，如高层高积云常表现为带状、涡旋状等，开口细胞状云系是由积云浓积云组成等。

（2） 范围大小：是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推断形成云的物理过程，尺度小的云系常与中小尺度天气系统相关；尺度大的则与大尺度的天气系统联系。

（3） 边界形状：不同类型的云，边界不尽相同，如积云浓积云边界不整齐，层云（雾）边界较整齐。

（4） 色调：是指物象的亮度。可见光云图上云的色调与云厚和云的成分有关，红外云图上则与云顶温度相关。

（5） 暗影：是指在一定太阳高度角下，高的云在低的目标物上的投影。

（6） 纹理：用来表示云顶表面粗糙程度，如层云（雾）云顶表面均匀、光滑；而积云浓积云表面多起伏、不均匀。

卫星云图上各类云的特征

A、卷状云：在可见光云图上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可见光云图卷云呈白色，则其云层很厚，或与其它云相重迭；在红外云图上，卷云顶温度很低，呈白色。无论可见光还是红外云图，卷云有纤维结构。

云系分类图

B、中云（高层云和高积云）：在卫星云图上，中云与天气系统相连，表现为大范围的带状、涡旋状、逗点状。在可见光云图上，中云呈灰白色到白色，色调的差异判定云的厚度；在红外云图上，中云呈中等程度灰色。

C、积雨云：无论可见光还是红外云图，积雨云的色调最白；当高空风小时，积雨云呈圆形，高空风大时，顶部常有卷云砧，表现为椭圆形。

D、积云、浓积云：在可见光云图上积云浓积云的色调很白，但由于积云浓积云高度不一，在红外云图上的色调可以从灰白到白色不等，纹理不均匀，边界不整齐。其型式表现为积云线和开口细胞状云。

E、层云（雾）：在可见光云图上，层云（雾）表现为光滑均匀的云区；色调白到灰白，若层云厚度超过300米，其色调很白；层云（雾）边界整齐清楚，与山脉、河流、海岸线走向相一致。在红外云图上，层云色调较暗，与地面色调相

带状云系

指长宽之比至少为4：1的连续云系，它由多层云系组成。宽度大于1纬距的称云带，小于1纬距的为云线。

带状云系

涡旋云系

指一条或几条云带按螺旋状旋向一个共同的中心，这种云系与大气中的活动中心相联系。台风、热带低压、高空冷涡都表现为涡旋云系。

涡旋云系

细胞状云系

细胞状云系

冷空气到达暖而湿的表面，受下垫面的加热产生对流，形成细胞状结构的对流云系，细胞的直径仅几十公里，它分为开口和闭合两种，开口细胞状云系中间无云，四周有云，出现于低压周围的气旋性环流内。闭合细胞状云系中间有云四周无云，呈球状，出现在高压东南象限内。

冷锋云系

冷锋云系

冷锋云系表现为长达千余公里，气旋性弯曲的云带，它常与涡旋云系连结。其分为活跃和不活跃两类：活跃冷锋位于500hPa槽前，走向与对流层中层气流一致，云系连续稠密，由多层云组成；不活跃锋位于500hPa槽后，云带与高空气流垂直，云系断裂不完整，以中低云系为主。冷锋云系的长度和宽度相差很大，这决定大气运动尺度、锋面坡度和水汽条件。

暖锋云系

暖锋在卫星云图上表现为向北凸起的盾状云区，长宽之比很小，云系以多层云为主。

暖锋云系

温带气旋云系

分成四个阶段：

（1） 波动阶段：锋面云带变宽，向冷区凸起，色调变白，中高云加多。

（2） 发展阶段：锋面云带隆起部分更明显，中高云后界开始向云内凹。

（3） 锢囚阶段：云系后部有明显干舌，螺旋结构明显。云带伸至涡旋中心。

（4） 成熟阶段：干舌伸到气旋中心，螺旋云带围绕中心旋转一周以上，高低空环流中心与云系涡旋中心重合。

下图为温带气旋在发展、锢囚、成熟、消散阶段的云系。

发展 锢囚

成熟 消散

急流云系

我国东南沿海的急流云系

表现为左界光滑整齐，与急流轴平行的卷云区。急流呈反气旋弯曲时，云系稠密，急流呈气旋性弯曲处云系稀少或无云。急流云系可以分为宽阔盾状卷云区，卷云线和横向波动云系三种。

草原和森林火灾的监测

草原或森林发生火灾的地区，温度远高于周围地区。采用3.7μm波段，对高温区特别敏感，利用3.7μm可以监测林区和草原发生的火灾。

红色部分表示内蒙古地区林区及草原火灾图象

台风云系

在卫星云图上，台风由台风眼、中心稠密云区和螺旋云带组成。台风眼分成大眼、小眼、圆眼和不规则形状眼，它可以位于台风云区中心，也可位于台风云区边缘。中心稠密云区边界越光滑，云型越圆，尺度越大，越稠密，台风强度越大。台风云带越宽，环绕台风中心的圈数越多，强度越大。与台风相联的另一种云带称对流带。

台风云系图 台风云系彩色分层显示图

卫星监测海面温度

气象卫星可以在红外大气窗区测量洋面、海面发射的辐射，按普朗克公式由这种辐射可以监测洋面和海面温度。由于大气的吸收和视线的倾斜等原因，现有多种方法监测海面温度：

①单通道海面温度求取，建立全球海面温度计算业务，这一技术在1980年前的业务中使用；

②1981年以后，多通道海面温度估算技术投入业务，这一技术较之以前有很大改进，包括消除云和水汽订正，使计算结果精度有很大提高。

上图显示了中国沿海地区海温分布，深蓝色是温度较高的区域，浅蓝色是温度较低的区域

海面悬浮物质的监测

在海洋中，泥沙含量不同，其反射率也不同，气象卫星可见光通道0.58～0.68μ m对水体含沙量的变化很敏感，很适于遥感泥沙含量。左图为渤海湾水域含沙量分布图，浅色区为高浓度悬沙区，暗色区为低浓度含沙区；右图为长江口区水域含沙浓度分布图，浅蓝色区是高浓度含沙区。

海冰的卫星监测

海冰改变海面的反照率，是影响海气交换的重要因子，海冰对人类在海上活动有严重影响，固定冰盖可阻碍海上航行。由于海冰与水面的反照率有明显差异，卫星可以监测它。下图为不同时期渤海湾海冰，蓝绿色是辽东湾和黄河入海口区的海冰状况。

热带云团

热带云团

植被的监测

利用绿色植被在可见光和近红外波段中反射率的差异，叶绿素在近红外波段的反射率显著加大，并决定叶绿素含量，可监测植被生长状况。通常用NDVI=（Ch2-CH1）/ （Ch2+Ch1） 来表示。

参考资料：(包括有典型图片)

http://mkd.lyge.cn/zhanzheng/a133/11/003.htm

其他可供参考:

http://www.chinabaike.com/article/316/327/2007/2.html

http://www.wiki.cn/w/index.php?title=%E5%8D%AB%E6%98%9F%E4%BA%91%E5%9B%BE

http://baike.baidu.com/view/38740.htm

天气预报卫星云图天气实况

1. 卫星云图中的绿色代表陆地，蓝色代表海洋，白色代表云团。

2. 卫星云图是由绕地球运行的卫星在几百公里到几万公里的高空拍摄的云层顶部的图像。

3. 这些图像一般由白、绿、蓝三种颜色组成。

4. 白色区域表示地球上的云层，白色越浓表示云层越厚。

5. 在云层覆盖或即将覆盖的区域，通常会出现阴雨天气。

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