衛星知識

NOAA 極軌氣象衛星系列

美國 NOAA 運營的極軌氣象衛星家族,自 1960 年 TIROS 延續至今,由 POES 與 JPSS 接力組成,為全球數值天氣預報提供資料。

NOAA 極軌氣象衛星系列

天氣預報為什麼知道明天可能降溫?除了地面的氣象站,太空中還有一組每天繞地球約 14 圈的觀測衛星。NOAA 極軌氣象衛星就是其中的重要成員。

這個家族由美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)運營,早期包括 POES 系列,如今由 JPSS(聯合極軌衛星系統)接力。它們大多飛行在距地面約 800~850 公里的太陽同步軌道上,一兩天便能觀測全球。

NOAA-20(JPSS-1)極軌氣象衛星在軌的藝術渲染圖,可見其巨大的太陽能帆板與對地遙感儀器
NOAA-20(JPSS-1)極軌氣象衛星在軌的藝術渲染圖,可見其巨大的太陽能帆板與對地遙感儀器

“極軌”是什麼意思?

這類衛星會從地球兩極附近上空經過。衛星一圈圈飛,地球也在腳下轉動,就像用一條條平行的掃描線慢慢掃過整個地球。“太陽同步”則表示它會在相近的當地時間飛過同一地區,方便比較不同日期的資料。

早期 POES 的代表包括 1998 年升空的 NOAA-15、2005 年的 NOAA-18,以及 2009 年發射的NOAA-19。後來的 JPSS 家族包括 2011 年升空的 Suomi NPP、2017 年的 NOAA-20 和 2022 年的 NOAA-21。現代氣象衛星技術的故事,還可以追溯到 1960 年升空的人類第一顆氣象衛星TIROS-1。

它怎麼測出高空的溫度?

衛星並不會伸出溫度計。VIIRS、CrIS 和 ATMS 等儀器會測量地球和大氣發出的可見光、紅外線與微波,再由科學家反推出雲層、海面溫度,以及不同高度的大氣溫度和溼度。

這些資料會進入數值天氣預報模型。你可以把模型想成一臺巨大的“天氣模擬器”:它先讀取地球現在的狀態,再計算空氣接下來可能怎樣流動。衛星還會幫助監測森林火點、海冰、臭氧,並轉發部分海上和航空遇險訊號。

Suomi NPP 的 VIIRS 儀器拍攝的“藍色彈珠”——非洲及周邊海域六軌拼接影像(2012 年 1 月)
Suomi NPP 的 VIIRS 儀器拍攝的“藍色彈珠”——非洲及周邊海域六軌拼接影像(2012 年 1 月)

一顆衛星能看見我家會不會下雨嗎?

它能看到影響天氣的大範圍雲層、水汽和溫度,卻不能獨自精確判斷你家窗前幾點落雨。可靠的預報還要結合雷達、地面站、海洋浮標和計算機模型。衛星像醫生的“全身掃描”,地面觀測則補上區域性細節。

小知識

NOAA 的極軌衛星不會單打獨鬥。它們與歐洲 Metop 等夥伴衛星在不同時間經過地球,讓預報員更頻繁地獲得全球大氣的最新快照。

參考資料