第一章遙感技術(shù)概述及其在氣象監(jiān)測(cè)中的基礎(chǔ)作用第二章衛(wèi)星遙感在短期天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用第三章地基遙感在災(zāi)害預(yù)警中的關(guān)鍵作用第四章多源遙感數(shù)據(jù)融合技術(shù)發(fā)展第五章遙感技術(shù)助力氣候變化研究第六章遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望101第一章遙感技術(shù)概述及其在氣象監(jiān)測(cè)中的基礎(chǔ)作用遙感技術(shù)的基本原理與氣象監(jiān)測(cè)需求遙感技術(shù)通過電磁波探測(cè)大氣參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、無接觸、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為氣象災(zāi)害預(yù)警和氣候變化研究提供數(shù)據(jù)支撐。主動(dòng)遙感如氣象衛(wèi)星發(fā)射微波或紅外信號(hào)，通過分析回波數(shù)據(jù)反演溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)；被動(dòng)遙感則利用太陽或地物自身輻射，典型應(yīng)用包括水汽含量監(jiān)測(cè)、云頂亮溫計(jì)算等。地基遙感如風(fēng)廓線雷達(dá)、激光雷達(dá)等，與衛(wèi)星遙感形成互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)立體化氣象監(jiān)測(cè)。當(dāng)前氣象監(jiān)測(cè)面臨全球氣候變化加劇、極端天氣事件頻發(fā)、傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段覆蓋范圍有限等挑戰(zhàn)，遙感技術(shù)通過其全天候、大范圍、高頻率的特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段的不足。以2020年澳大利亞叢林大火為例，衛(wèi)星遙感在火點(diǎn)識(shí)別、煙霧擴(kuò)散模擬、植被損毀評(píng)估中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，展示了技術(shù)的應(yīng)急響應(yīng)能力。3遙感技術(shù)的分類與應(yīng)用場(chǎng)景主動(dòng)遙感氣象衛(wèi)星發(fā)射微波或紅外信號(hào)，通過分析回波數(shù)據(jù)反演參數(shù)被動(dòng)遙感利用太陽或地物自身輻射，典型應(yīng)用包括水汽含量監(jiān)測(cè)、云頂亮溫計(jì)算等地基遙感如風(fēng)廓線雷達(dá)、激光雷達(dá)等，與衛(wèi)星遙感形成互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)立體化氣象監(jiān)測(cè)4遙感技術(shù)在氣象監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵應(yīng)用水汽含量監(jiān)測(cè)云頂亮溫計(jì)算風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)利用微波輻射計(jì)和紅外光譜儀監(jiān)測(cè)大氣水汽含量如GOES-16衛(wèi)星每30秒提供一次全美覆蓋的云圖水汽含量對(duì)天氣系統(tǒng)的發(fā)展有重要影響利用衛(wèi)星紅外傳感器計(jì)算云頂亮溫風(fēng)云四號(hào)B星能分辨到0.1K的亮溫精度用于強(qiáng)對(duì)流天氣識(shí)別和預(yù)報(bào)利用雷達(dá)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)風(fēng)場(chǎng)如TROPICS衛(wèi)星以550km高度追蹤熱帶氣旋眼壁結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)信息對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)至關(guān)重要502第二章衛(wèi)星遙感在短期天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用衛(wèi)星遙感在臺(tái)風(fēng)"梅花"的全程追蹤案例2023年臺(tái)風(fēng)"梅花"登陸浙江時(shí)，中心附近最大風(fēng)力達(dá)17級(jí)，遙感技術(shù)完整記錄了其生成-發(fā)展-消亡過程。氣象云圖通過風(fēng)云四號(hào)B星連續(xù)捕捉到臺(tái)風(fēng)眼直徑從50km縮小至15km的動(dòng)態(tài)變化，微波降水估計(jì)算法（TP-WV）估算出登陸前24小時(shí)臺(tái)風(fēng)眼壁螺旋雨帶每小時(shí)增加1.2mm的加密降水率。衛(wèi)星遙感與地面觀測(cè)站結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。此外，衛(wèi)星遙感還提供了臺(tái)風(fēng)眼壁螺旋雨帶的結(jié)構(gòu)信息，幫助氣象學(xué)家更好地理解臺(tái)風(fēng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)展機(jī)制。這種全方位的監(jiān)測(cè)能力，為臺(tái)風(fēng)的預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。7衛(wèi)星遙感在短期天氣預(yù)報(bào)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)用風(fēng)云四號(hào)B星提供的高分辨率云圖，幫助監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度變化微波降水估計(jì)算法TP-WV算法提供高精度的降水估計(jì)算據(jù)，有助于短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)TROPICS衛(wèi)星提供的高空風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，有助于臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)氣象云圖8衛(wèi)星遙感在短期天氣預(yù)報(bào)中的技術(shù)框架氣象云圖微波降水估計(jì)算法風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)風(fēng)云四號(hào)B星提供的高分辨率云圖，幫助監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度變化云圖數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新，提供最新的天氣情況云圖數(shù)據(jù)對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)具有重要意義TP-WV算法提供高精度的降水估計(jì)算據(jù)，有助于短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)降水估計(jì)算據(jù)可以用于短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)降水估計(jì)算據(jù)對(duì)暴雨災(zāi)害預(yù)警具有重要意義TROPICS衛(wèi)星提供的高空風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，有助于臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以用于臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警具有重要意義903第三章地基遙感在災(zāi)害預(yù)警中的關(guān)鍵作用地基遙感在重慶山火監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用2022年重慶山火涉及12個(gè)區(qū)縣，過火面積達(dá)3.5萬公頃，遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)快速定位與蔓延預(yù)測(cè)。熱紅外衛(wèi)星（ETS-2）首次發(fā)現(xiàn)異常熱源（輻射亮度+15K，對(duì)比閾值+5K），地基激光雷達(dá)（Lidar）實(shí)時(shí)測(cè)量火點(diǎn)周邊5km內(nèi)風(fēng)速分布（發(fā)現(xiàn)平均風(fēng)速3m/s的垂直逆溫層加劇火勢(shì)），無人機(jī)熱成像（FLIRP640）獲取0.5m分辨率火線溫度場(chǎng)（峰值達(dá)780℃）。這些數(shù)據(jù)通過多源融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)山火的三維立體監(jiān)測(cè)，為火災(zāi)預(yù)警和撲救提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。11地基遙感在災(zāi)害預(yù)警中的應(yīng)用場(chǎng)景火災(zāi)監(jiān)測(cè)熱紅外衛(wèi)星和激光雷達(dá)用于火災(zāi)快速定位和蔓延預(yù)測(cè)洪水監(jiān)測(cè)雷達(dá)和衛(wèi)星用于洪水面積和水位監(jiān)測(cè)風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)風(fēng)廓線雷達(dá)和激光雷達(dá)用于風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，幫助預(yù)警強(qiáng)對(duì)流天氣12地基遙感在災(zāi)害預(yù)警中的技術(shù)框架火災(zāi)監(jiān)測(cè)洪水監(jiān)測(cè)風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)熱紅外衛(wèi)星和激光雷達(dá)用于火災(zāi)快速定位和蔓延預(yù)測(cè)火災(zāi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用于火災(zāi)預(yù)警和撲救火災(zāi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)森林火災(zāi)預(yù)警具有重要意義雷達(dá)和衛(wèi)星用于洪水面積和水位監(jiān)測(cè)洪水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用于洪水預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)洪水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)洪澇災(zāi)害預(yù)警具有重要意義風(fēng)廓線雷達(dá)和激光雷達(dá)用于風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，幫助預(yù)警強(qiáng)對(duì)流天氣風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以用于強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)臺(tái)風(fēng)和龍卷風(fēng)預(yù)警具有重要意義1304第四章多源遙感數(shù)據(jù)融合技術(shù)發(fā)展多源遙感數(shù)據(jù)融合技術(shù)在汶川地震震后評(píng)估中的應(yīng)用2008年汶川地震后，多源遙感數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)了1:50000比例尺的災(zāi)損圖繪制，比傳統(tǒng)方法效率提升12倍。SRTMDEM（地表高程變化量±2cm）、Landsat8（植被指數(shù)NDVI變化達(dá)-0.6）、無人機(jī)傾斜攝影（0.05m分辨率建筑物損毀分類）、RTKGPS（滑坡體位移監(jiān)測(cè)）等多源數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)災(zāi)區(qū)的全面評(píng)估。這種數(shù)據(jù)融合方法，為災(zāi)后重建和恢復(fù)提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。15多源遙感數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景災(zāi)后評(píng)估多源數(shù)據(jù)融合用于災(zāi)后評(píng)估，如汶川地震震后評(píng)估氣候變化研究多源數(shù)據(jù)融合用于氣候變化研究，如全球變暖對(duì)大氣水汽含量的監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)多源數(shù)據(jù)融合用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，如空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和水資源監(jiān)測(cè)16多源遙感數(shù)據(jù)融合的技術(shù)框架災(zāi)后評(píng)估氣候變化研究環(huán)境監(jiān)測(cè)多源數(shù)據(jù)融合用于災(zāi)后評(píng)估，如汶川地震震后評(píng)估災(zāi)后評(píng)估數(shù)據(jù)可以用于災(zāi)后重建和恢復(fù)災(zāi)后評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)災(zāi)區(qū)的全面評(píng)估具有重要意義多源數(shù)據(jù)融合用于氣候變化研究，如全球變暖對(duì)大氣水汽含量的監(jiān)測(cè)氣候變化研究數(shù)據(jù)可以用于研究氣候變化的影響氣候變化研究數(shù)據(jù)對(duì)氣候變化預(yù)警具有重要意義多源數(shù)據(jù)融合用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，如空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和水資源監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用于環(huán)境預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義1705第五章遙感技術(shù)助力氣候變化研究遙感技術(shù)在全球變暖對(duì)大氣水汽含量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用IPCC第六次評(píng)估報(bào)告指出，近50年全球大氣水汽含量增加5%（遙感數(shù)據(jù)提供了關(guān)鍵證據(jù)）。衛(wèi)星微波輻射計(jì)（如JMA的AMSR-E）觀測(cè)到熱帶太平洋水汽總量增加12%（1998-2020年），航空水汽激光雷達(dá)（AquaSAR）在青藏高原觀測(cè)到近地面水汽通量增加23%（2008-2022年）。這些數(shù)據(jù)通過多源融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣水汽含量的全面監(jiān)測(cè)，為氣候變化研究提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。19遙感技術(shù)在氣候變化研究中的應(yīng)用場(chǎng)景衛(wèi)星微波輻射計(jì)和紅外光譜儀監(jiān)測(cè)大氣水汽含量極端天氣事件研究衛(wèi)星和雷達(dá)監(jiān)測(cè)極端天氣事件，如臺(tái)風(fēng)、雷暴等氣候變化歸因分析遙感數(shù)據(jù)用于氣候變化歸因分析全球變暖對(duì)大氣水汽含量的監(jiān)測(cè)20遙感技術(shù)在氣候變化研究中的技術(shù)框架全球變暖對(duì)大氣水汽含量的監(jiān)測(cè)極端天氣事件研究氣候變化歸因分析衛(wèi)星微波輻射計(jì)和紅外光譜儀監(jiān)測(cè)大氣水汽含量大氣水汽含量數(shù)據(jù)可以用于研究全球變暖的影響大氣水汽含量數(shù)據(jù)對(duì)氣候變化預(yù)警具有重要意義衛(wèi)星和雷達(dá)監(jiān)測(cè)極端天氣事件，如臺(tái)風(fēng)、雷暴等極端天氣事件數(shù)據(jù)可以用于研究氣候變化的影響極端天氣事件數(shù)據(jù)對(duì)氣候變化預(yù)警具有重要意義遙感數(shù)據(jù)用于氣候變化歸因分析氣候變化歸因數(shù)據(jù)分析可以用于研究氣候變化的原因氣候變化歸因數(shù)據(jù)分析對(duì)氣候變化預(yù)警具有重要意義2106第六章遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望遙感技術(shù)的商業(yè)化和國際化發(fā)展2023年全球氣象遙感市場(chǎng)規(guī)模達(dá)45億美元，商業(yè)衛(wèi)星星座（如PlanetLabs的SkySat）提供亞米級(jí)影像服務(wù)。微軟Azure的"氣象AI平臺(tái)"提供實(shí)時(shí)云分析服務(wù)（2022年訂閱量增長60%），谷歌的"氣候經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)平臺(tái)"（ClimateEconomicsDataSystem）整合衛(wèi)星與地面數(shù)據(jù)。全球降水監(jiān)測(cè)（GPM）國際合作計(jì)劃（NASA+JAXA），歐洲地球觀測(cè)系統(tǒng)（Copernicus）商業(yè)數(shù)據(jù)開放政策（2025年計(jì)劃降低30%數(shù)據(jù)價(jià)格）等，都展示了遙感技術(shù)的商業(yè)化和國際化發(fā)展趨勢(shì)。23遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如PlanetLabs的SkySat提供亞米級(jí)影像服務(wù)商業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)如微軟Azure的"氣象AI平臺(tái)"提供實(shí)時(shí)云分析服務(wù)國際合作項(xiàng)目如全球降水監(jiān)測(cè)（GPM）國際合作計(jì)劃商業(yè)衛(wèi)星星座24遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)商業(yè)衛(wèi)星星座商業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)國際合作項(xiàng)