Die ersten Bilder des FY-3G sind veröffentlicht! Wie sieht die dreidimensionale Struktur des Niederschlags aus, wenn er per Satellit fotografiert wird?

Am 15. wurde die erste Bilderserie des ersten Niederschlagsmesssatelliten meines Landes in einer niedrigen Umlaufbahn, Fengyun-3G (Niederschlagssatellit), offiziell veröffentlicht. Die diesmal veröffentlichten Überwachungsbilder der sechs Hauptnutzlasten des Fengyun-3G zeigen die dreidimensionale Struktur des Niederschlags auf verschiedenen Ebenen, was zu einer besseren Überwachung und Prognose verheerender Niederschlagssysteme beiträgt.

Am 7. Mai trat in Südchina ein schweres konvektives Wettersystem auf und das Zentrale Meteorologische Observatorium gab eine blaue Warnung vor starkem Regen und eine blaue Warnung vor schwerem konvektiven Wetter heraus. Fengyun-3G hat die dreidimensionale Struktur dieses Regenwolkensystems deutlich erfasst.

Die Abbildung zeigt die dreidimensionale Struktur des Niederschlagssystems von 3,75 km bis 6 km unter der Oberfläche.

Bildquelle: National Satellite Meteorological Center

Zu den sechs Hauptnutzlasten von Fengyun-3G gehören vier Betriebsnutzlasten wie ein Niederschlagsmessradar, ein Mikrowellenbildgeber (Niederschlagstyp), ein Spektralbildgeber mit mittlerer Auflösung (Niederschlagstyp) und ein Okkultationsdetektor für globale Navigationssatelliten sowie zwei experimentelle Nutzlasten wie ein Kurzwellen-Infrarot-Polarisations-Mehrwinkelbildgeber und ein hochpräziser Kalibrator.

Das Niederschlagsmessradar ist laut Experten die Hauptnutzlast des Satelliten Fengyun-3G und zugleich das erste satellitengestützte Niederschlagsmessradar in China. Es wird hauptsächlich zur Niederschlagsüberwachung bei Katastrophenwettersystemen verwendet. Es verwendet die Ku+Ka-Dualbänder, mit denen die interne dreidimensionale Struktur von Niederschlagssystemen wie Taifunen, starken Regenfällen und Schneestürmen klar beobachtet werden kann.

Der Mikrowellen-Imager (Niederschlagstyp) ist eine verbesserte Version des Mikrowellen-Imagers FY-3 Batch 02. Es realisiert erstmals das integrierte Design des atmosphärischen Fensterbereichs und des Detektionskanals. Die Anzahl der Erfassungskanäle beträgt nun 26, was die Fähigkeit des Satelliten zur Erfassung von Niederschlagsmengen sowie atmosphärischen Temperatur- und Feuchtigkeitsprofilen effektiv verbessert. Dabei werden hauptsächlich Mikrowellenkanäle im atmosphärischen Fensterbereich und in der Nähe der Sauerstoff- und Wasserdampfabsorptionslinien verwendet, um die Hydrometeordaten in Niederschlagswolken für die gemeinsame Inversion von Niederschlagsparametern zu erfassen.

Ein Mosaik der Helligkeitstemperaturen in den globalen mittleren und niedrigen Breitengraden, die vom Microwave Imager (Niederschlagsart) vom 2. bis 5. Mai erfasst wurden.

Bildquelle: National Satellite Meteorological Center

Die „einzigartigen Fähigkeiten“ von Fengyun-3G

Der Satellit Fengyun-3G wurde am 16. April erfolgreich vom Satellitenstartzentrum Jiuquan gestartet. Dies ist der dritte aktive Satellit zur Niederschlagsmessung, der international gestartet wurde, nachdem die Vereinigten Staaten und Japan gemeinsam einen speziellen Satelliten zur Niederschlagsmessung gestartet hatten. Der erfolgreiche Start markiert, dass China das einzige Land der Welt ist, das gleichzeitig vier Wettersatelliten in erdnahen Umlaufbahnen betreibt: Morgen- und Abenddämmerungssatelliten, Morgen- und Nachmittagssatelliten sowie einen geneigten Satelliten.

Am 16. April um 9:36 Uhr startete mein Land den Satelliten Fengyun-3-07 erfolgreich mit der Trägerrakete Langer Marsch 4B im Satellitenstartzentrum Jiuquan. Der Satellit erreichte erfolgreich die vorbestimmte Umlaufbahn und die Startmission war ein voller Erfolg.

Bildquelle: Nachrichtenagentur Xinhua (Foto von Wang Jiangbo)

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Ein CT-Scan des Niederschlags

Niederschlagsdaten werden traditionell hauptsächlich durch Regenmesser, bodengestützte Radargeräte und andere Mittel gewonnen. Aufgrund der begrenzten Anzahl und ungleichmäßigen Verteilung der Bodenausrüstung ist es jedoch schwierig, großflächige Informationen über die Niederschlagsmenge am Boden mit hoher räumlicher Auflösung zu erhalten.

Fengyun-3G ist mit dem ersten „luftgestützten Regenmesser“ meines Landes ausgestattet – einem satellitengestützten Ku- und Ka-Zweifrequenz-Niederschlagsmessradar, das die Vorteile einer hohen Radarbeobachtungsauflösung und einer großen Satellitenbeobachtungsreichweite vereint. Es kann elektromagnetische Radiowellensignale in die Atmosphäre senden, Reflexionssignale von Niederschlagspartikeln in unterschiedlichen Höhen in der Atmosphäre empfangen, Informationen zur Niederschlagsstruktur in unterschiedlichen Höhen in vertikaler Richtung erhalten und die Erkennung von Niederschlägen in vertikaler Richtung realisieren.

Gleichzeitig kann der Satellit mithilfe der Querspur-Scanfunktion des Radars auch Niederschläge in horizontaler Richtung erfassen und so dreidimensionale Strukturinformationen von oben nach unten gewinnen, ähnlich wie bei einem CT-Scan des atmosphärischen Niederschlags.

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„Genaue Diagnose“ von Taifunen und Regenstürmen

Fengyun-3G, von der Wetterbehörde auch als „Niederschlagsstern“ bezeichnet, ist der 20. Wettersatellit von Fengyun in meinem Land. Es ist der erste Satellit meines Landes, der aktiv Niederschlag misst. Durch die Fusion von Satelliten- und Bodenradaren kann eine globale dreidimensionale Erkennung der Atmosphäre sowie der Wolken- und Niederschlagsstrukturen realisiert werden. Es soll bei der Überwachung und Vorhersage von Taifunen, Starkregen und anderen extremen Wetterkatastrophen sowie in der Klimaforschung eingesetzt werden und die Frühwarnfunktionen bei globalen Katastrophen wie Starkregen deutlich verbessern. Gleichzeitig spielt es eine Rolle in den Bereichen ökologische Umwelt, Energie, Landwirtschaft, Gesundheit usw.

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Tanz "Weltraumballett"

Fengyun-3G operiert in einer niedrigen Umlaufbahn mit geringer Neigung und nicht sonnensynchroner Umlaufbahn. Die Sonne erscheint periodisch auf der linken und rechten Seite der Orbitalebene. Die sich ständig ändernden Lichtverhältnisse machen die äußere thermische Umgebung des Satelliten komplex. Um die Stabilität der äußeren thermischen Umgebung und der Arbeitsumgebung der einzelnen Maschine zu gewährleisten, muss der Satellit immer mit derselben Seite zur Sonne ausgerichtet sein.

Zu diesem Zweck verfügt das Lage- und Bahnkontrollsystem über einen autonomen Gierlage-Manövermodus. Wenn das Sonnenlicht von einer Seite der Orbitalebene auf die andere wandert, vollführt der Satellit automatisch eine 180-Grad-Drehung und führt auf flexible Weise ein „Weltraumballett“ auf.

Darüber hinaus liegt die Umlaufbahn von Fengyun-3G etwa 407 Kilometer über dem Boden und die atmosphärische Dichte ist relativ hoch. In Jahren mit hoher Sonnenaktivität kann die Umlaufbahnhöhe des Satelliten an einem Tag um mehr als 600 Meter abnehmen. Gemäß den Missionsanforderungen muss die Höhe der Satellitenumlaufbahn innerhalb einer Abweichung von 100 Metern kontrolliert werden. Das Forschungs- und Entwicklungsteam hat sein kollektives Wissen zusammengetragen und eine autonome Steuerung der Aufrechterhaltung der Umlaufbahnhöhe, der Exzentrizität und der Umlaufphase des Satelliten erreicht. Dadurch kann der Satellit Gebiete auf demselben Breitengrad immer in einer festen Höhe überfliegen und so die Effektivität seiner Geschäftsanwendungen sicherstellen.

Umfassende Quellen: National Satellite Meteorological Center, Science and Technology Daily, China Meteorological News Agency, CCTV-1 usw.