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新一代气象卫星向日葵 8接收处理应用平台简介 朱拥军2016年6月12日 汇报提纲 一 卫星简介二 与风云星对比三 应用概况四 优势与特点五 基本功能六 应用案例七 应用方向八 正在进行的研发 一 HIMAWARI 8卫星简介 向日葵HIMAWARI 8气象卫星 由日本气象厅出资 三菱电机公司研制 2014年10月7日使用三菱重工的H IIA 25火箭成功发射 2015年8月27日正式投入业务 目前 HIMAWARI 8是世界上最先进的 第三代气象卫星 也是目前唯一投入业务应用的第三代气象卫星 世界气象组织将HIMAWARI 8的各项技术参数 定义为第三代气象卫星标准 其它国家的气象卫星发展要执行这个标准 HIMAWARI 8全长约8m 含太阳电池板 发射质量约3500kg 卫星寿命15年 执行观测任务时间8 10年 HIMAWARI 9将在2016年发射 HIMAWARI 8 9将执行观测任务到2029年 HIMAWARI 8搭载了世界上最先进的新一代气象观测遥感器 AdvancedHimawariImager 可视红外线辐射计 相比以往气象观测遥感器实现了更高的空间分辨率 观测波长种类 波段数 和观测频率都显著提高 无论汛期和非汛期 HIMAWARI 8每10分钟进行一次常规观测 观测范围 70 210 E 75 N 75 S 下发观测数据量2 3G 每2 5分钟进行一次特定区域 例如台风 特大灾害发生区域 观测 下发观测数据量56M 目前 HIMAWARI 8下发的数据种类 1 14个通道云图 2 日本全球数值预报产品 空间分辨率1 25 时间分辨率6小时 预报时效48小时 3 东亚和西太平洋气象观测数据 时间间隔30分钟 4 太平洋洋面风场观测数据 时间间隔30分钟 我们开发的接收应用系统 可以接收处理以上数据 二 中国风云卫星和HIMAWARI 8卫星综合对比 总体参数评估 观测频段及频段功能对比 HIMAWARI 8气象卫星接收处理应用平台 可以形成立体云图 红外云图 水汽云图 可见光图 云顶高度 雾汽监测 灰霾监测 沙尘暴监测 森林火险监测 高低空天气图 数值预报产品 航危天气诊断产品 航危天气短时临近预报产品 该平台可以在气象 水利 民航 林业 海洋等部门应用 通过2015年10月1日 2016年5月20日的实际应用 对比检验情况如下 三 HIMAWARI 8卫星应用情况 1 2015年10月 2016年4月20日 甘肃省东部共出现13次降水过程 其中小雪4次 小到中雪2次 小雨5次 中雨以上量级2次 HIMAWARI 8气象卫星的降水预报 无论量级和范围 明显优于国内外其它数值模式和天气在线 特别是冬季的降水预报 参考性更高 HIMAWARI 8气象卫星的数值预报数据 每天发布4次 国内省市级气象和民航等部门通过CMACast接收的国内外其它数值预报 最多是2次 HIMAWARI 8气象卫星的应用检验评估 2 2016年4月9日6 10时 山东大部分地方出现大雾 150多个高速收费站临时封闭 通过对比分析 HIMAWARI 8气象卫星的图像清晰度和雾的可识别性 均优于中国风云星 3 2015年11月 2016年1月 发生在华北 华东 华南地区的17天重度霾的监测 HIMAWARI 8气象卫星的图像清晰度和霾的可识别性等方面均优于中国风云星 4 2016年3月4日 发生在甘肃西部和内蒙古的沙尘暴 通过10 14时的对比分析 向日葵8的图像清 HIMAWARI 8气象卫星的应用检验评估 晰度和沙尘暴的可识别性 优于中国风云星 5 森林火险的监测卫星遥感是森林火灾监测的重要方法 在森林火灾监测过程中发挥着越来越重要的作用 目前 应用到森林火灾监测的卫星主要有NOAA卫星 EOS MODIS 风云系列卫星 环境减灾 HJ 卫星 以上卫星观测频率低 对同一个地方每天最多观测2次 有的4天才能观测一次 如果受到云 阴雨天气影响 基本上无法观测 2016年3月5日 甘肃省迭部县发生森林火灾 只有 向日葵8号 气象卫星成功监测了火灾 HIMAWARI 8气象卫星的应用检验评估 四 优势与特点 一 接收设备接收的关键设备 高频信号分频LNB和信号调制器 由美国公司生产 性能稳定 技术先进 是国际最新技术设备 二 技术优势数据接收处理软件采用最前沿的卫星数据通信技术 运行稳定 安全可靠 三 软件功能紧密结合气象 民航 水利等业务 1 云图与高低空天气图的叠加分析 2 云图与数值预报产品的叠加分析 3 开发的识别算法 能够监测雾 霾 沙尘暴 台风 森林火险 4 开发的诊断算法 形成云盖合成 云相诊断 云顶压强 5 开发的诊断算法 实现强对流天气的诊断分析 6 开发的预报模块 自动形成雷暴 大风 暴雨 冰雹 结冰 颠簸等强对流天气预报 五 平台基本功能 一 云图分析功能14类云图对比分析 半球云图 立体云图 红外云图 水汽云图 可见光图 云顶高度 二 云图衍生产品雾 低云 监测 灰霾监测 沙尘暴监测 森林火险监测 台风监测 火山爆发监测云盖合成 云相识别 云顶压强 三 气象监测产品数值模式产品 气象监测产品 洋面风场四 强对流天气诊断和预报 六 典型应用案例 HIMAWARI 8的发射成功引起了航天界和气象界人士的普遍关注 已经显示出优异的监测应用性能 主要案例如下 1 2015年10月18日 太平洋台风动态监测 2 2015年8月12日 天津滨海新区仓库爆炸 3 2015年10月12日 渤海湾大雾 4 2015年11月30日 中国东部地区的重度霾 5 2016年3月5日 甘肃省甘南原始森林大火的监测 6 2016年6月4日 四川省广元沉船事件的强天气监测 7 2016年6月23日 江苏省龙卷风的强天气系统监测 1 2015年10月18日 太平洋台风监测 2 2015年8月12日 位于天津滨海新区危险品仓库发生爆炸 HIMAWARI 8及时监测了该过程 日本向日葵 8号卫星的监测图 日本卫星清析地监测了爆炸发生的过程和范围 中国卫星由于观测空间与时间的分辨率低 无法有效地进行监测 中国风云静止卫星监测图 北京市PM2 5浓度在6时还仅为57微克 立方米 到了18时 一跃升到了526微克 立方米 下午 出现了900微克 立方米这样的局部极端高浓度 连续的雾霾天气 京津冀多个城市拉响警报 11月29日 北京发出年内首个空气重污染橙色预警 次日6时30分 河北继续发布霾橙色预警信号 两小时后 天津则将霾黄色预警信号升级为橙色预警 3 2015年11月30日 中国华东地区出现严重霾 2015年10月18日10时 由于受冷空气东移影响 在中国渤海湾出现大雾 平台根据开发的识别算法 对云雾进行识别 将雾分为 轻雾 大雾 浓雾等三个级别 可以利用动画功能 分析雾的移动和变化情况 4 2015年10月18日 中国渤海湾大雾 2016年3月3日 由于两名当地居民在林区用火不慎 造成甘肃省迭部县达拉林场温泉沟管护区43林班3小班发生森林火灾 此次森林大火 火场过火面积约220公顷 向日葵8号 气象卫星成功监测了火灾的高分辨率卫星图像 这是 向日葵8号 气象卫星在国内森林火灾监测领域的首次亮相 5 森林火险的监测 HIMAWARI 8气象卫星在甘南火灾中的应用 图1迭部县达拉林场森林火灾红外监测图时间 2016年3月5日17时20分 HIMAWARI 8气象卫星在甘南火灾中的应用 图2迭部县达拉林场森林火灾红外监测自动识别图时间 2016年3月5日17时20分 HIMAWARI 8气象卫星在甘南火灾中的应用 图3迭部县达拉林场森林火灾中 监测到烟雾飘散图时间 2016年3月5日17时30分 2016年6月4甘肃省南部和四川省北部地区出现强对流天气 有24个县出现雷暴天气 并伴随有大风 冰雹 短时强降水 造成近1个多亿的经济损失 四川省广元市白龙湖景区由于下击暴流造成沉船事件 死亡14人 通过当地雷达图与HIMAWARI 8云图对比分析 可以发现 1 HIMAWARI 8云图可以综合反映强天气系统的空间分布和发展演变情况 这是雷达无法做到的 2 HIMAWARI 8云图可以监测到风暴的阵风锋和雷暴中心 这是雷达无法做到的 6 2016年6月4日四川省广元沉船事件的强对流监测 白龙湖景区沉船位置 2016年6月4日14时16分 雷达监测图 甘肃省陇南市武都雷达站 2016年6月23日下午14点30分左右 江苏省盐城市阜宁县遭遇的强冰雹和龙卷风双重灾害 龙卷风冰雹灾害共造成99人死亡 受伤846人 此次灾害已确认为龙卷风 等级为EF4级 风力超过17级 通过当地雷达图与HIMAWARI 8云图对比分析 可以发现 1 HIMAWARI 8云图可以综合反映强天气系统的空间分布和发展演变情况 这是雷达无法做到的 2 HIMAWARI 8云图可以监测到雷暴中心 这是雷达无法做到的 7 江苏省龙卷风的监测 七 应用方向 HIMAWARI 8产品已经显示出优异的监测性能 主要应用方向如下 1 美国 日本 澳大利亚 已经将HIMAWARI 8产品同化到数值模式中 提高数值模式的预报水平 2 灾害天气的短临监测预警预报 3 森林火灾 雾霾 沙尘暴 植被 气溶胶 太阳辐射强度 海洋颜色 海面温度 海洋洋流 4 由于HIMAWARI 8对大气的监测 无论从空间 时间 云团内部微观 达到一个新阶段 对天气的监测实现了大尺度向中小尺度转换 形成人眼无法识别的气象要素及变化的立体结构图 可以开发气象要素的识别变化软件 有效促进天气预报能力的提升 1 对兰州和北京2015年11月 2016年2月的雾霾 完善监测预