葵花系统接收处理平台

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卫星综合对比项目HIMAWARI-8中国风云使用寿命15年3年图像分辨率可见光：0.5km红外：2km可见光：1.25km红外：5km观测频率全盘图：汛期，10分钟/次非汛期，10分钟/次特定区域：2.5分钟/次全盘图：汛期，30分钟/次非汛期，60分钟/次特定区域：无云图种类16种5种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，完善监测预警算法研究。（2）完善森林火灾监测的算法，提升森林火灾的监测能力。（3）进行HIMAWARI-8二次开发，丰富“强对流天气监测预警预报“。（4）把多普勒气象雷达与HIMAWARI-8数据进行实时融合，利用TITAN算法，自动形成0-2小时灾害天气的短临监测预警预报客观产品，空间分辨率4公里，时间分辨率10分钟。八、正在进行的研发谢谢请多提宝贵意见