新一代氣象衛(wèi)星向日葵接收處理應(yīng)用平臺解決方案

1、新一代氣象衛(wèi)星向日葵-8 接收處理應(yīng)用平臺介紹朱擁軍6月12日第1頁匯 報 提 綱一、衛(wèi)星介紹 二、與風(fēng)云星對比 三、應(yīng)用概況 四、優(yōu)勢與特點 五、基本功效 六、應(yīng)用案例七、應(yīng)用方向 八、正在進(jìn)行研發(fā)第2頁一、 HIMAWARI-8衛(wèi)星介紹 向日葵HIMAWARI-8 氣象衛(wèi)星，由日本氣象廳出資、三菱電機(jī)企業(yè)研制， 10月7日使用三菱重工H-IIA-25火箭成功發(fā)射，年8月27日正式投入業(yè)務(wù)。 當(dāng)前，HIMAWARI-8是世界上最先進(jìn)、第三代氣象衛(wèi)星，也是當(dāng)前唯一投入業(yè)務(wù)應(yīng)用第三代氣象衛(wèi)星。 世界氣象組織將HIMAWARI-8各項技術(shù)參數(shù)，定義為第三代氣象衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)，其它國家氣象衛(wèi)星發(fā)展要執(zhí)行這

2、個標(biāo)準(zhǔn)。第3頁第4頁 HIMAWARI-8全長約8m（含太陽電池板），發(fā)射質(zhì)量約3500kg，衛(wèi)星壽命，執(zhí)行觀察任務(wù)時間8-。HIMAWARI-9將在發(fā)射,HIMAWA RI-8/9將執(zhí)行觀察任務(wù)到2029年。 HIMAWARI-8搭載了世界上最先進(jìn)新一代氣象觀察遙感器（Advanced Himawari Imager）可視紅外線輻射計，相比以往氣象觀察遙感器實現(xiàn)了更高空間分辨率，觀察波長種類（波段數(shù)）和觀察頻率都顯著提升。第5頁 不論汛期和非汛期，HIMAWARI-8每10分鐘進(jìn)行一次常規(guī)觀察（觀察范圍：70-210E, 75N-75S），下發(fā)觀察數(shù)據(jù)量2.3G。每2.5分鐘進(jìn)行一次特定區(qū)域

3、（比如臺風(fēng)、特大災(zāi)害發(fā)生區(qū)域）觀察，下發(fā)觀察數(shù)據(jù)量56M。 當(dāng)前，HIMAWARI-8下發(fā)數(shù)據(jù)種類： （1）14個通道云圖； （2）日本全球數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，空間分辨率1.25，時間分辨率6小時，預(yù)報時效48小時。 （3）東亞和西太平洋氣象觀察數(shù)據(jù)，時間間隔30分鐘。 （4）太平洋洋面風(fēng)場觀察數(shù)據(jù)，時間間隔30分鐘。 我們開發(fā)接收應(yīng)用系統(tǒng)，能夠接收處理以上數(shù)據(jù)。第6頁二、 中國風(fēng)云衛(wèi)星和HIMAWARI-8衛(wèi)星綜合對比 項 目HIMAWARI-8中國風(fēng)云使用壽命3年圖像分辨率可見光：0.5km紅外： 2km可見光：1.25km紅外： 5km觀察頻率全盤圖： 汛期，10分鐘/次 非汛期，10分鐘/次

4、特定區(qū)域：2.5分鐘/次全盤圖： 汛期，30分鐘/次 非汛期，60分鐘/次特定區(qū)域：無云圖種類16種5種總體參數(shù)評定第7頁觀察頻段及頻段功效對比第8頁 “HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星接收處理應(yīng)用平臺”，能夠形成立體云圖、紅外云圖、水汽云圖、可見光圖、云頂高度、霧汽監(jiān)測、灰霾監(jiān)測、沙塵暴監(jiān)測、森林火險監(jiān)測、高低空天氣圖、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、航危天氣診療產(chǎn)品、航危天氣短時臨近預(yù)報產(chǎn)品。 該平臺能夠在氣象、水利、民航、林業(yè)、海洋等部門應(yīng)用。 經(jīng)過10月1日-年5月20日實際應(yīng)用，對比檢驗情況以下：三、 HIMAWARI-8衛(wèi)星應(yīng)用情況第9頁 （1）10月-年 4月20日，甘肅省東部共出現(xiàn)13次降水過程，其

5、中小雪4次，小到中雪2次，小雨5次，中雨以上量級2次。 HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星降水預(yù)報，不論量級和范圍，顯著優(yōu)于國內(nèi)外其它數(shù)值模式和天氣在線。尤其是冬季降水預(yù)報，參考性更高。 HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)，天天公布4次。國內(nèi)省市級氣象和民航等部門經(jīng)過CMACast接收國內(nèi)外其它數(shù)值預(yù)報，最多是2次。 HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星應(yīng)用檢驗評定第10頁 （2）年4月9日6-10時，山東大部分地方出現(xiàn)大霧， 150多個高速收費站暫時封閉。經(jīng)過對比分析，HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星圖像清楚度和霧可識別性，均優(yōu)于中國風(fēng)云星。 （3）11月-年1月，發(fā)生在華北、華東、華南地域17天重度霾

6、監(jiān)測，HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星圖像清楚度和霾可識別性等方面均優(yōu)于中國風(fēng)云星。 （4）年3月4日，發(fā)生在甘肅西部和內(nèi)蒙古沙塵暴，經(jīng)過10-14時對比分析：向日葵8圖像清HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星應(yīng)用檢驗評定第11頁 晰度和沙塵暴可識別性，優(yōu)于中國風(fēng)云星。 （5）森林火險監(jiān)測 衛(wèi)星遙感是森林火災(zāi)監(jiān)測主要方法，在森林火災(zāi)監(jiān)測過程中發(fā)揮著越來越主要作用。 當(dāng)前，應(yīng)用到森林火災(zāi)監(jiān)測衛(wèi)星主要有NOAA衛(wèi)星、EOS/MODIS、風(fēng)云系列衛(wèi)星、環(huán)境減災(zāi)（HJ）衛(wèi)星。以上衛(wèi)星觀察頻率低，對同一個地方天天最多觀察2次，有4天才能觀察一次。 假如受到云、陰雨天氣影響，基本上無法觀察。 3月5日，甘肅省迭部縣發(fā)

7、生森林火災(zāi)，只有“向日葵8號”氣象衛(wèi)星成功監(jiān)測了火災(zāi)。 HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星應(yīng)用檢驗評定第12頁四、優(yōu)勢與特點 （一）接收設(shè)備 接收關(guān)鍵設(shè)備：高頻信號分頻LNB和信號調(diào)制器，由美國企業(yè)生產(chǎn)，性能穩(wěn)定，技術(shù)先進(jìn)，是國際最新技術(shù)設(shè)備。 （二）技術(shù)優(yōu)勢 數(shù)據(jù)接收處理軟件采取最前沿衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。 第13頁 （三）軟件功效緊密結(jié)合氣象、民航、水利等業(yè)務(wù) （1）云圖與高低空天氣圖疊加分析 （2）云圖與數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品疊加分析 （3）開發(fā)識別算法，能夠監(jiān)測霧、霾、沙塵暴、臺風(fēng)、森林火險。 （4）開發(fā)診療算法，形成云蓋合成、云相診療、 云頂壓強(qiáng)。 （5）開發(fā)診療算法，實現(xiàn)強(qiáng)對流天氣

8、診療分析。 （6）開發(fā)預(yù)報模塊，自動形成雷暴、大風(fēng)、暴雨、冰雹、結(jié)冰、顛簸等強(qiáng)對流天氣預(yù)報。第14頁五、平臺基本功效 一、云圖分析功效 14類云圖對比分析、半球云圖、立體云圖、 紅外云圖、水汽云圖、可見光圖、云頂高度。 二、云圖衍生產(chǎn)品 霧（低云）監(jiān)測、灰霾監(jiān)測、沙塵暴監(jiān)測、 森林火險監(jiān)測、臺風(fēng)監(jiān)測、火山暴發(fā)監(jiān)測 云蓋合成、云相識別、云頂壓強(qiáng)。 三、氣象監(jiān)測產(chǎn)品 數(shù)值模式產(chǎn)品、氣象監(jiān)測產(chǎn)品、洋面風(fēng)場 四、強(qiáng)對流天氣診療和預(yù)報第15頁六、經(jīng)典應(yīng)用案例 HIMAWARI-8發(fā)射成功引發(fā)了航天界和氣象界人士普遍關(guān)注，已經(jīng)顯示出優(yōu)異監(jiān)測應(yīng)用性能。 主要案比如下： （1）10月18日，太平洋臺風(fēng)動態(tài)監(jiān)測

9、。 （2）8月12日，天津濱海新區(qū)倉庫爆炸。 （3）10月12日，渤海灣大霧。 （4）11月30日，中國東部地域重度霾。 （5）年3月5日，甘肅省甘南原始森林大火監(jiān)測。 （6）年6月4日，四川省廣元沉船事件強(qiáng)天氣監(jiān)測。 （7）年6月23日，江蘇省龍卷風(fēng)強(qiáng)天氣系統(tǒng)監(jiān)測。 第16頁 （1） 10月18日，太平洋臺風(fēng)監(jiān)測。 第17頁 （2）8月12日，位于天津濱海新區(qū)危險品倉庫發(fā)生爆炸, HIMAWARI-8及時監(jiān)測了該過程。日本向日葵-8號衛(wèi)星監(jiān)測圖 日本衛(wèi)星清析地監(jiān)測了爆炸發(fā)生過程和范圍，中國衛(wèi)星因為觀察空間與時間分辨率低，無法有效地進(jìn)行監(jiān)測。中國風(fēng)云靜止衛(wèi)星監(jiān)測圖 第18頁 北京市PM2.5濃

10、度在6時還僅為57微克/立方米，到了18時，一躍升到了526微克/立方米。下午，出現(xiàn)了900微克/立方米這么局部極端高濃度。 連續(xù)霧霾天氣，京津冀多個城市拉響警報。11月29日，北京發(fā)出年內(nèi)首個空氣重污染橙色預(yù)警。次日6時30分，河北繼續(xù)公布霾橙色預(yù)警信號;兩小時后，天津則將霾黃色預(yù)警信號升級為橙色預(yù)警。 （3） 11月30日，中國華東地域出現(xiàn)嚴(yán)重霾 。第19頁第20頁第21頁第22頁 10月18日10時，因為受冷空氣東移影響，在中國渤海灣出現(xiàn)大霧。平臺依據(jù)開發(fā)識別算法，對云霧進(jìn)行識別，將霧分為：輕霧、大霧、濃霧等三個級別。能夠利用動畫功效，分析霧移動和改變情況。 （4） 10月18日，中國渤

11、海灣大霧。第23頁第24頁 3月3日，因為兩名當(dāng)?shù)鼐用裨诹謪^(qū)用火不慎，造成甘肅省迭部縣達(dá)拉林場溫泉溝管護(hù)區(qū)43林班3小班發(fā)生森林火災(zāi)。此次森林大火，火場過火面積約220公頃。 “向日葵8號”氣象衛(wèi)星成功監(jiān)測了火災(zāi)高分辨率衛(wèi)星圖像，這是“向日葵8號”氣象衛(wèi)星在國內(nèi)森林火災(zāi)監(jiān)測領(lǐng)域首次亮相。（5） 森林火險監(jiān)測第25頁 HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星在甘南火災(zāi)中應(yīng)用圖1 迭部縣達(dá)拉林場森林火災(zāi)紅外監(jiān)測圖 時間：3月5日17時20分第26頁 HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星在甘南火災(zāi)中應(yīng)用圖2 迭部縣達(dá)拉林場森林火災(zāi)紅外監(jiān)測自動識別圖 時間：3月5日17時20分第27頁HIMAWARI-8氣象衛(wèi)星在甘南火

12、災(zāi)中應(yīng)用圖3 迭部縣達(dá)拉林場森林火災(zāi)中，監(jiān)測到煙霧飄散圖 時間：3月5日17時30分第28頁 6月4甘肅省南部和四川省北部地域出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣，有24個縣出現(xiàn)雷暴天氣，并伴隨有大風(fēng)、冰雹、短時強(qiáng)降水，造成近1個多億經(jīng)濟(jì)損失，四川省廣元市白龍湖景區(qū)因為下?lián)舯┝髟斐沙链录?，死?4人。 經(jīng)過當(dāng)?shù)乩走_(dá)圖與HIMAWARI-8云圖對比分析，能夠發(fā)覺： （1）HIMAWARI-8云圖能夠綜合反應(yīng)強(qiáng)天氣系統(tǒng)空間分布和發(fā)展演變情況，這是雷達(dá)無法做到。 （2）HIMAWARI-8云圖能夠監(jiān)測到風(fēng)暴陣風(fēng)鋒和雷暴中心，這是雷達(dá)無法做到。（6） 6月4日四川省廣元沉船事件強(qiáng)對流監(jiān)測第29頁第30頁 第31頁白龍湖景

13、區(qū)沉船位置第32頁 6月4日14時16分，雷達(dá)監(jiān)測圖，甘肅省隴南市武都雷達(dá)站。第33頁 年6月23日下午14點30分左右，江蘇省鹽城市阜寧縣遭遇強(qiáng)冰雹和龍卷風(fēng)雙重災(zāi)害，龍卷風(fēng)冰雹災(zāi)害共造成99人死亡，受傷846人。 此次災(zāi)害已確認(rèn)為龍卷風(fēng)，等級為EF4級，風(fēng)力超出17級。 經(jīng)過當(dāng)?shù)乩走_(dá)圖與HIMAWARI-8云圖對比分析，能夠發(fā)覺： （1）HIMAWARI-8云圖能夠綜合反應(yīng)強(qiáng)天氣系統(tǒng)空間分布和發(fā)展演變情況，這是雷達(dá)無法做到。 （2）HIMAWARI-8云圖能夠監(jiān)測到雷暴中心，這是雷達(dá)無法做到。（7） 江蘇省龍卷風(fēng)監(jiān)測第34頁 第35頁 第36頁 第37頁 第38頁七、應(yīng)用方向 HIMAWARI-8產(chǎn)品已經(jīng)顯示出優(yōu)異監(jiān)測性能，主要應(yīng)用方向以下： （1）美國、日本、澳大利亞，已經(jīng)將 HIMAWARI-8產(chǎn)品同化到數(shù)值模式中，提升數(shù)值模式預(yù)報水平。 （2）災(zāi)害天氣短臨監(jiān)測預(yù)警預(yù)報。 （3）森林火災(zāi)、霧霾、沙塵暴、植被、氣溶膠、太陽輻射強(qiáng)度、海洋顏色、海面溫度、海洋洋流。 （4）因為HIMAWARI-8對大氣監(jiān)測，不論從空間、時間、云團(tuán)內(nèi)部微觀，到達(dá)一個新階段，對天氣監(jiān)測實現(xiàn)了大尺度向中小尺度轉(zhuǎn)換，形成人眼無法識別氣象要素及改變立體結(jié)構(gòu)圖，能夠開發(fā)氣象要素識別改變軟件，有效促進(jìn)天氣