气象领域是最早应用我国北斗系统的重要应用领域之一。在边远台站和海岛，气象实测数据最先通过北斗导航系统试验卫星传到中心预报服务部门。早在北斗导航卫星系统建设之初，在中国北斗第二代导航卫星系统专项管理办公室的领导下，中国气象局就开展了基于北斗MEO试验卫星的北京上空大气水汽探测试验，参与了奥运气象保障，取得了很好的效果。
北斗导航卫星的广泛应用推进着我国气象科学技术的发展，特别对我国气象的基础观测业务具有极其重要的影响，从定性走向定量，从陆地走向海洋，从二维探测走向三维立体探测。
北斗导航卫星在气象领域的应用有两个方面：
1. 直接应用：卫星定位测速功能可以直接用在北斗探空系统的高精度测风定位上；移动应急和特殊环境气象数据收集更是对北斗快速通讯功能的直接应用。
2. 定量遥感等深层次应用：利用导航定位系统可定量遥感水汽和电离层电子浓度，海洋气象参数定量探测等领域是对导航卫星信号遥感的更深度应用。可以提高暴雨暴雪的预报能力和增强近海大风大雾的预报和服务能力。
目前利用卫星导航定位技术测风已成为高空气象探测的发展主流。全国有几百个GPS基准站，实时联网进行导航卫星探测大气水汽和电离层电子浓度业务探测。利用导航卫星反射信号探测海风海浪的技术也成为海洋气象探测的重要手段。发展卫星掩星廓线探测已成为未来气象关注的重要领域，在长期地面试验基础上，很快会在我国风云三号气象卫星第三颗星上实现。
基于北斗导航卫星的大气、海洋和空间监测预警应用，将通过对台风结构的探测提高台风路径的预报能力，探测水汽输送，通过岸基探测海风海浪，增强近海天气预报的精度。通过卫星探测手段的提升，提高对关键气象灾害的预报能力。
在北斗导航卫星的技术支持下，近年来我国在气象灾害预报和防灾减灾能力有了较大的提高，在奥运国庆等重大气象保障中发挥了重要作用。我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，气象灾害就占70%以上，增强防灾减灾，构筑全方位、全时空、快速反应的气象服务体系，对于保持经济社会持续快速健康发展具有重要意义。
气象部门的行业化应用，也是对我国北斗产业化的一个重要支撑。我国高空探测系统全面实现用自主的北斗探空系统升级换代后，每年需要消耗北斗探空芯片近20万片，全国GNSS水汽电离层探测站网也需要用我国北斗接收机逐步更换进口设备，这些在支撑北斗产业化的同时，反过来还将推进我国对北斗高精度接收机的研发，提高我国高精度接收机的研制技术。此外，发展北斗电离层监测系统还可以改善北斗单频接收机的定位效果，促进北斗接收机的性能改善，推进北斗应用产业的更大发展。
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