气象卫星

像普通的空间卫星一样，气象卫星是人造物体，发射到太空后绕地球一周或一周。除了将数据传输回地球为电视、XM收音机或地面GPS导航系统提供动力外，它们将在图片中“看到”的天气和气候数据传输回我们。

优势

就像屋顶或山顶的景色可以更开阔地观察周围环境一样，气象卫星位于地球表面几百到几千英里的位置，可以观测到美国邻近地区或甚至还没有进入西海岸或东海岸边界的天气。这一扩展视图还可以帮助气象学家在被地面观测仪器（如天气雷达）探测到之前数小时到数天内发现天气系统和模式。

由于云是“生活”在大气层最高处的天气现象，气象卫星因监测云和云系统（如飓风）而臭名昭著，但云并不是它们看到的唯一东西。气象卫星还用于监测与大气相互作用并具有广泛覆盖范围的环境事件，如野火、沙尘暴、积雪、海冰和海洋温度。

现在，我们知道天气卫星是什么，让我们来看看这两种气象卫星的存在和天气事件，每个都是最好的检测。

极地轨道气象卫星

美国目前运营着两颗极地轨道卫星。称为POES（极地运行环境卫星的简称），一个在早上运行，一个在晚上运行。两者统称为TIROS-N。

现存的第一颗气象卫星TIROS 1号是极地轨道卫星，这意味着它每次围绕地球旋转时都会越过北极和南极。

极地轨道卫星环绕地球运行，距离地球相对较近（大约在地球表面上方500英里）。正如你可能认为的那样，这使他们能够很好地捕捉高分辨率图像，但距离如此近的缺点是他们一次只能“看到”一个狭窄的区域。然而，由于地球在极轨卫星路径下自西向东自转，因此每次地球公转，卫星基本上都会向西漂移。

极地轨道卫星每天经过同一地点的次数不会超过一次。这有助于从天气角度全面了解全球正在发生的情况，因此，极轨卫星最适合于远距离天气预报和监测厄尔尼诺和臭氧洞等情况。然而，这对于追踪个别风暴的发展并不太好。为此，我们依靠地球静止卫星。

地球静止气象卫星

美国目前运营着两颗地球静止卫星。绰号为“地球静止运行环境卫星”，一颗监视东海岸（向东），另一颗监视西海岸（向西）。

第一颗极轨卫星发射六年后，地球静止卫星进入轨道。这些卫星“坐”在赤道上，并以与地球自转相同的速度移动。这给了它们在地球上方同一点上保持静止的外观。它还允许他们在一天中连续观察同一地区（北半球和西半球），这是监测实时天气的理想选择​短期天气预报，如恶劣天气警告。

有一件事地球静止卫星做得不太好？拍摄清晰的图像或“看到”两极，就像它是极地轨道兄弟一样。为了使地球静止卫星与地球保持同步，它们必须在距离地球更远的轨道上运行（精确地说，高度为22236英里（35786公里））。随着距离的增加，两极的图像细节和视图（由于地球的曲率）都会丢失。

气象卫星如何工作

卫星内称为辐射计的精密传感器测量地球表面发出的辐射（即能量），其中大部分是肉眼看不见的。气象卫星测量的能量类型分为三类电磁光谱：可见光、红外和红外到太赫兹。

同时测量在所有三个波段或“通道”中发射的辐射强度，然后存储。计算机为每个通道内的每个测量值分配一个数值，然后将其转换为灰度像素。一旦所有像素都显示出来，最终的结果就是一组三幅图像，每幅图像都显示了这三种不同的能量“存在”的位置

接下来的三张幻灯片展示了美国的相同视图，但都是从可见光、红外和水蒸气中拍摄的。你能注意到它们之间的区别吗？

可见光（vis）卫星图像

来自可见光通道的图像类似于黑白照片。这是因为与数码相机或35毫米相机类似，对可见光波长敏感的卫星会记录物体反射的阳光束。一个物体（如我们的陆地和海洋）吸收的阳光越多，反射回太空的光线就越少，可见光波段的这些区域就越暗。相反，具有高反射率或反照率的对象（如云顶）显示为最亮的白色，因为它们从其表面反射大量光线。

气象学家使用可见卫星图像进行预测/查看：

• 对流活动（即雷暴）
• 降水量（因为可以确定云的类型，所以在雷达上出现阵雨之前可以看到降水云。）
• 从火中冒出烟羽
• 火山灰

由于需要阳光才能拍摄可见的卫星图像，因此在夜间和夜间无法获取这些图像。

红外（ir）卫星图像

红外通道感应表面释放的热能。在可见光图像中，吸收热量的最温暖的物体（如陆地和低空云）看起来最暗，而较冷的物体（高云）看起来更亮。

气象学家使用红外图像进行预测/查看：

• 白天和晚上的云特征
• 云层高度（因为高度与温度有关）
• 积雪（显示为固定的灰白色区域）

水汽（wv）卫星图像

水蒸气的能量在红外到太赫兹的光谱范围内被探测到。与可见光和红外图像一样，它的图像描绘的是云，但另一个优势是它们也显示了气态的水。潮湿的空气舌呈现出雾灰色或白色，而干燥的空气则呈现出黑色区域。

水蒸气图像有时会进行颜色增强，以便更好地查看。对于增强图像，蓝色和绿色表示高水分，棕色表示低水分。

气象学家使用水蒸气图像来预测即将到来的雨或雪的湿度。它们也可以用来寻找喷射流（位于干湿空气的边界）。