風(fēng)云四號(hào)效果圖

風(fēng)云四號(hào)發(fā)射場(chǎng)合練

風(fēng)云四號(hào)A星正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行后，將逐步接替風(fēng)云二號(hào)系列衛(wèi)星，提供更加及時(shí)和高精度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

12月11日零時(shí)11分,我國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)發(fā)射成功。

茫茫太空中，氣象衛(wèi)星就是敏于“察言觀色”，洞察風(fēng)云變幻的銳利“眼睛”。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)總師張志清向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，氣象衛(wèi)星主要是通過(guò)衛(wèi)星裝載的各種探測(cè)儀器獲得不同的衛(wèi)星氣象云圖，然后通過(guò)云圖反演出其他變量，并應(yīng)用到天氣預(yù)報(bào)模式中，再根據(jù)方程的運(yùn)算得到未來(lái)的天氣。

多年來(lái)，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司八院509所抓總研制的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星，為我國(guó)天氣預(yù)報(bào)，以及防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、保障生態(tài)文明建設(shè)等作出了重要貢獻(xiàn)。

你“巡邏”我“站崗”，拍攝不同軌道衛(wèi)星云圖

天氣與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，對(duì)天氣進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)可以為大家的出行，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等提供重要參考。當(dāng)然，要掌握大氣的變化規(guī)律，對(duì)未來(lái)的天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)并非易事。

據(jù)張志清介紹，目前的氣象觀測(cè)手段主要包括地面常規(guī)觀測(cè)、空中觀測(cè)以及天基觀測(cè)。其中，常規(guī)自動(dòng)氣象站只能觀測(cè)地表的數(shù)據(jù)；探空站可以釋放探空氣球獲取高空氣象數(shù)據(jù)，但每天只能觀測(cè)兩次，而且無(wú)法覆蓋海洋；氣象雷達(dá)只有在有云或下雨時(shí)，才能收到回波，如果晴空萬(wàn)里，信號(hào)則無(wú)法反射回來(lái)。這些手段的種種局限，決定氣象衛(wèi)星成為了天氣預(yù)報(bào)中的基石。

氣象衛(wèi)星獲取的衛(wèi)星云圖，是天氣預(yù)報(bào)中對(duì)天氣情況最直觀的說(shuō)明。通過(guò)色彩繽紛的衛(wèi)星云圖，可以識(shí)別不同天氣系統(tǒng)，確定它們的位置，判別天氣系統(tǒng)的發(fā)展階段及未來(lái)演變趨勢(shì)，比如估計(jì)臺(tái)風(fēng)中最大風(fēng)速、估計(jì)對(duì)流云的降水強(qiáng)度等。這些衛(wèi)星云圖都是由氣象衛(wèi)星從太空不同位置對(duì)地球表面進(jìn)行拍攝，將數(shù)據(jù)傳回地面工作站后制作而成。我們每天看到的衛(wèi)星云圖天氣預(yù)報(bào)動(dòng)畫，則是由過(guò)去每隔半小時(shí)或一小時(shí)拍攝一幅，共12幅衛(wèi)星云圖組成。通過(guò)圖像動(dòng)畫，能讓觀眾更清楚地了解云團(tuán)的移動(dòng)變化。

衛(wèi)星云圖可以分為太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星云圖和地球靜止軌道氣象衛(wèi)星云圖。目前，能用自己研制的衛(wèi)星拍攝這兩種云圖的國(guó)家或地區(qū)，除了美歐就只有中國(guó)了。風(fēng)云衛(wèi)星中的風(fēng)云一號(hào)系列衛(wèi)星和風(fēng)云三號(hào)系列衛(wèi)星，分別是我國(guó)第一代、第二代太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星，運(yùn)行軌道距地面大約500公里至1000公里，就像“流動(dòng)巡警”，負(fù)責(zé)拍攝太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星云圖；風(fēng)云二號(hào)系列衛(wèi)星和剛剛發(fā)射的風(fēng)云四號(hào)A星，分別是我國(guó)第一代和第二代對(duì)地靜止軌道氣象衛(wèi)星，它們“懸停”在距地面約36000公里的太空，如同“定點(diǎn)崗哨”，任務(wù)就是拍攝地球靜止軌道氣象衛(wèi)星云圖。

躋身世界一流，與美歐“三分天下”

目前，中央電視臺(tái)天氣預(yù)報(bào)的衛(wèi)星云圖基本上來(lái)自在軌運(yùn)行的風(fēng)云二號(hào)E、F、G三顆衛(wèi)星。風(fēng)云四號(hào)A星正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行后，將逐步接替風(fēng)云二號(hào)系列衛(wèi)星，提供更加及時(shí)和高精度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。而目前在軌運(yùn)行的風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星，則為全球氣候變化和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了重要觀測(cè)數(shù)據(jù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)云氣象衛(wèi)星云圖每年被數(shù)以億計(jì)地引用，已成為國(guó)內(nèi)最大的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫(kù)。全球共90多個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用風(fēng)云衛(wèi)星數(shù)據(jù)。隨著風(fēng)云系列衛(wèi)星的發(fā)展，我國(guó)天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率從上世界70年代的50%左右，提升至如今的90%?！笆濉逼陂g，我國(guó)24小時(shí)晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較“十一五”提高了2個(gè)百分點(diǎn)，溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高了13個(gè)百分點(diǎn)，24小時(shí)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差縮小了66公里，全國(guó)平均每年因氣象災(zāi)害造成的死亡人數(shù)也較“十一五”下降一半以上。

風(fēng)云系列衛(wèi)星的穩(wěn)定運(yùn)行和出色效能，奠定了中、美、歐氣象衛(wèi)星“三足鼎立”的局面，提高了中國(guó)在國(guó)際上的話語(yǔ)權(quán)。風(fēng)云系列衛(wèi)星還被世界氣象組織列入了國(guó)際氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星序列，作為全球綜合地球觀測(cè)系統(tǒng)的重要成員，與歐美國(guó)家的氣象衛(wèi)星一起，形成了對(duì)地球大氣、海洋和地表環(huán)境的全天候、立體、連續(xù)觀測(cè)的衛(wèi)星觀測(cè)網(wǎng)。目前，東半球的氣象預(yù)報(bào)主要靠風(fēng)云衛(wèi)星提供相關(guān)資料。

既要精度高，又得“身體好”

為什么國(guó)際上會(huì)形成氣象衛(wèi)星僅在少數(shù)幾個(gè)國(guó)家發(fā)展的局面？這得從天氣預(yù)報(bào)對(duì)氣象衛(wèi)星在定量探測(cè)和連續(xù)業(yè)務(wù)應(yīng)用方面提出的苛刻要求說(shuō)起。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是當(dāng)前制作日常天氣預(yù)報(bào)的主要方法，其前提是精確的大氣觀測(cè)參數(shù)，以此為復(fù)雜的大氣環(huán)境動(dòng)力學(xué)方程提供初始條件。這對(duì)氣象衛(wèi)星提出了極高的定量遙感需求。

以風(fēng)云四號(hào)A星為例，它以常年溫度在20攝氏度左右的青海湖為定標(biāo)場(chǎng)，要求在36000公里高的赤道上空，對(duì)湖水溫度的測(cè)量絕對(duì)誤差小于1攝氏度；當(dāng)湖水溫度變化0.1攝氏度時(shí)，要能準(zhǔn)確感知出來(lái)。為實(shí)現(xiàn)定量化，研制團(tuán)隊(duì)風(fēng)云四號(hào)A星進(jìn)行了大量?jī)x器定標(biāo)方法研究，研制了一套完整的在軌定標(biāo)設(shè)備和定標(biāo)方法。國(guó)防科工局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)介紹說(shuō)，該衛(wèi)星的掃描輻射計(jì)定標(biāo)精度達(dá)到1K、靈敏度達(dá)0.1K，與美國(guó)剛剛發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星相當(dāng)。

不過(guò)，天氣復(fù)雜多變，預(yù)報(bào)要素除了溫度，還包含濕度、壓強(qiáng)、風(fēng)等多個(gè)指標(biāo)，涉及溫濕度、導(dǎo)風(fēng)、閃電、輻射、云和氣溶膠、大氣成分等數(shù)十種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用。風(fēng)云四號(hào)A星正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行后，將提供包括云、輻射、溫濕度、大氣、導(dǎo)風(fēng)、閃電等34種數(shù)據(jù)產(chǎn)品，產(chǎn)品種類、數(shù)量，以及定量化指標(biāo)均較之前衛(wèi)星產(chǎn)品有顯著提升。

除了定量探測(cè)，氣象衛(wèi)星還要求連續(xù)業(yè)務(wù)運(yùn)行。就是說(shuō)，它不能“請(qǐng)假”“開(kāi)小差”，必須全年365天、每天24小時(shí)工作，及時(shí)報(bào)出晴雨、溫度、風(fēng)力等相同的數(shù)據(jù)。如果哪天衛(wèi)星不能提供云圖，將造成難以估量的影響。風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星曾出現(xiàn)丟失云圖的現(xiàn)象，受到了中央領(lǐng)導(dǎo)的親自過(guò)問(wèn)；2015年風(fēng)云三號(hào)C星在軌發(fā)生故障，導(dǎo)致一段時(shí)間收不到云圖，立刻受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。

嚴(yán)苛的運(yùn)行要求，要求衛(wèi)星具有極高的可靠性和時(shí)效性。為了提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的業(yè)務(wù)服務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)為風(fēng)云四號(hào)A星打造了角秒級(jí)測(cè)量和控制精度的高軌三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺(tái)，采用了雙總線體制、高性能AOS技術(shù)、大功率電源、整星防靜電技術(shù)、整星防污染技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，使衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命達(dá)到7年，為其長(zhǎng)期穩(wěn)定開(kāi)展氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)提供了有效支撐。