第1章

什么是气象卫星

地球只是茫茫宇宙中的一颗行星，却承载着几十亿人的生命。从远古到现代，人类一直尝试着去了解地球和大气，为了摸透天气的阴晴雨雪变化，人类想了很多观测天气的方法。从目视观察到仪器观测，从地面观测、高空观测到航天器遥感观测，从定性到定量，从地面到太空，从局地到全球，人们对大气的认识逐渐深入，观测范围逐渐扩展。气象卫星出现前，虽然人们建设了地面气象观测站、高空气象观测站、自动气象站，并通过天气雷达等仪器收集地球及大气数据，但由于世界上存在着诸如海洋、沙漠等人烟稀少的地区，很多天气资料无法及时获取，于是气象学家想到了从深邃的太空观测地球及大气，气象卫星应运而生。目前，人类对天气现象已经实现了天空地一体的综合观测，预测方法不断发展，从“天有不测风云”做到了风云可测。

1.1　人类观测天气的方法

人类的生存和发展离不开天气。在古代，人们的生活和农业生产主要是靠天吃饭，现代社会的生产和人们的生活也同样与天气和气候密切相关。因此，认识天气和气候十分重要，同时人类还要学会适应天气，保护赖以生存的地球。

1.1.1　用眼睛看天气

人类的生产、生活与气象有密切的关系。早在远古时期，就有人类进行气象观测的记载。中国商代的甲骨文中记载了风、云、雨、雪等各种天气现象。自周代至清代，多数朝代均设立天象行政机构和业务部门，留下了很多珍贵的观测记录文献。古人观测气象以目测和定性观察为主，为了满足生产、生活的需要，在长期的生产实践中，人们根据对天气现象和云、雨的观测指导农事活动，归纳出了民间的天气和气候的规律及谚语，如我国的二十四节气及一些耳熟能详的谚语。天气谚语有“月晕而风，础润而雨”“朝霞不出门，晚霞行千里”之类；气候谚语有“喜鹊搭窝高，当年雨水涝”等。

▲记载天气现象的甲骨文

▲朝霞不出门，晚霞行千里

早晨出现红霞，预示有雨，不宜出门；

傍晚出现红霞，预示天晴，可以远行

1.1.2　用仪器测量天气

随着温度计、气压计和探空仪等的发明，人们观测天气从目视与大概描述转换为精确定量观测

从16世纪后期到20世纪初，随着工业革命的深入和近代科学技术的发展，人们相继发明并联合使用专门用于气象观测的仪器，如温度计、湿度计、气压计和风速计等，奠定了地面观测的基础。1593年，伽利略发明了温度计；1643年，托里拆利发明了水银气压计；1783年，索热尔发明了毛发湿度计。尽管当时已经有了气象观测仪器，但在19世纪通信新技术出现之前，气象科学一直停留在未经证实的理论和哲学讨论阶段，这是因为当时的气象观测是无组织的，也没有人将观测资料收集起来进行分析。

地球上大气的流动是全球性的，因此天气预报需要使用全球的气象观测数据和理论模型。20世纪20年代出现了无线电探空仪，大气三维空间结构的立体探测得以实现。1946年出现了通用电子计算机，它的一个重要应用就是预报天气。电报的发明和应用，使得气象观测信息可以快速传递，地面台站网逐步建立，将不同区域在同一时刻观测的气象要素绘制在一张图上成为现实。由此，第一张天气图在英国产生，人类开始通过实际观测资料和现代科学方法进行天气预报。

1.1.3　飞到天空看天气

20世纪20年代，高空观测开始起步，高空观测网逐渐建立，人们对大气的观测从近地面扩展到距地面二三十千米的空间；20世纪40年代，探空火箭研制成功，进一步将观测范围扩展至距地面100km的空间。高空观测的发展使人们获得了大气的三维空间结构信息，掌握气象的演变过程成为现实，同时推动天气预报能力上了一个新台阶。

探空气球、飞机、探空火箭的发明，使人们观测天气的高度范围逐渐从地面扩展至距地面100km的空间，观测范围大幅提高

1.1.4　从大气层外看天气