風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星升空 可監(jiān)測(cè)霧霾

主要功能是對(duì)大氣、云層、空間環(huán)境進(jìn)行高分辨率觀測(cè)，將提高天氣預(yù)報(bào)精度

新京報(bào)訊 昨日0時(shí)11分，我國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星首發(fā)星風(fēng)云四號(hào)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射。衛(wèi)星的成功發(fā)射，將進(jìn)一步提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，顯著提升我國(guó)靜止軌道衛(wèi)星研制和空間觀測(cè)應(yīng)用能力。 

原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是現(xiàn)有衛(wèi)星60倍

風(fēng)云四號(hào)由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司八院總研制，主要功能是對(duì)大氣、云層、空間環(huán)境進(jìn)行高時(shí)間分辨率、高空間(三維)分辨率、高光譜分辨率觀測(cè)，為高精度的天氣分析和預(yù)報(bào)、短期氣候預(yù)測(cè)、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測(cè)、空間環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警等提供服務(wù)。

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)總師張志清說(shuō)，按照單星來(lái)比較，風(fēng)云四號(hào)的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是現(xiàn)在運(yùn)行的風(fēng)云2號(hào)的60倍，處理生成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)則是其160倍。

新的系統(tǒng)觀測(cè)能力顯著提高，不僅眼睛更銳利，空間分辨率最高達(dá)500米；反應(yīng)更敏捷，區(qū)域觀測(cè)時(shí)間分辨率可達(dá)1分鐘；光譜分辨率更高，可以看到更多的大氣和地物特征；視覺(jué)更獨(dú)特，可以監(jiān)測(cè)閃電，還可以剖析大氣，獲取大氣三維溫濕度結(jié)構(gòu)。

風(fēng)云四號(hào)靜止氣象衛(wèi)星高時(shí)空分辨率成像資料、閃電監(jiān)測(cè)資料、大氣三維溫濕度探測(cè)資料和空間天氣監(jiān)測(cè)資料將在天氣監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、氣象防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、航空和空間天氣等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

提高短期臨近天氣預(yù)報(bào)的精度

據(jù)張志清介紹，目前氣象監(jiān)測(cè)手段有地面探空站、雷達(dá)、空中觀測(cè)，以及衛(wèi)星監(jiān)測(cè)等。

探空站間隔200公里左右，每天只探測(cè)兩次，格點(diǎn)大、頻次低，很難準(zhǔn)確反應(yīng)大氣變化。并且探空只有陸地上有，海洋中則沒(méi)有。而自動(dòng)氣象站只能觀測(cè)地面數(shù)據(jù)，雷達(dá)則只有在將要下暴雨、云層較厚的時(shí)候，信號(hào)才能反射回來(lái)，當(dāng)晴空無(wú)云的時(shí)候，信號(hào)都散射掉了，無(wú)法回收。所以，這些因素決定了要發(fā)展靜止氣象衛(wèi)星。

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星則首次在靜止衛(wèi)星上裝載干涉式紅外大氣探測(cè)儀，將實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)及周邊地區(qū)1小時(shí)一次、間隔只有16公里的大氣溫濕分布的垂直探測(cè)，彌補(bǔ)陸地探空站點(diǎn)稀少、時(shí)間頻次有限的不足；再輔以高密度云導(dǎo)風(fēng)資料，水汽等高精度定量監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，將提高數(shù)值天氣預(yù)報(bào)特別是區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)的精度，進(jìn)一步提高短期臨近預(yù)報(bào)的精度。

- 看點(diǎn)

1 3.6萬(wàn)公里外可測(cè)青海湖水0.1℃變化

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星選擇青海湖為定標(biāo)場(chǎng)，需要在36000公里之外的赤道上空對(duì)湖水溫度的測(cè)量絕對(duì)誤差小于1℃，同時(shí)，當(dāng)湖水溫度變化0.1℃時(shí)能夠準(zhǔn)確感知出來(lái)。

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總師董瑤海說(shuō)，他前幾年去歐洲談合作的時(shí)候，歐洲有一個(gè)測(cè)量?jī)x器，叫角編碼器，對(duì)方開(kāi)價(jià)要5000萬(wàn)歐元。我們的技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了自主研究，風(fēng)云四號(hào)的這些技術(shù)，是我國(guó)科學(xué)家用5年的時(shí)間突破的。

國(guó)防科工局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)介紹，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星首次使用了全新研制的SAST5000平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了高空對(duì)地球的24小時(shí)凝視，對(duì)地觀測(cè)時(shí)間利用率接近80%，將為穩(wěn)定的氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)提供有效支撐，總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

與風(fēng)云二號(hào)相比，掃描輻射計(jì)從5通道增加到14通道，覆蓋3個(gè)可見(jiàn)光和11個(gè)短波紅外、中波紅外和長(zhǎng)波紅外等波段，通道數(shù)量提升近3倍。同時(shí)，成像時(shí)間分辨率提高一倍，單星即可完成風(fēng)云二號(hào)雙星組網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)的15分鐘全圓盤(pán)成像，區(qū)域觀測(cè)能力超過(guò)風(fēng)云二號(hào)，只需1分鐘。

2 成像儀可監(jiān)測(cè)霧霾時(shí)空變化

國(guó)防科工局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)介紹說(shuō)，風(fēng)云四號(hào)攜帶的高光譜分辨率成像儀觀測(cè)資料可以反演大氣氣溶膠光學(xué)厚度，監(jiān)測(cè)大氣污染物的時(shí)空變化，這是靜止氣象衛(wèi)星的最大特點(diǎn)，為污染監(jiān)測(cè)及防控提供重要數(shù)據(jù)。

張志清說(shuō)，從目前觀測(cè)來(lái)看，PM2.5和PM10目前基本和污染氣體的分布密切相關(guān)，霧霾中有一定的污染。風(fēng)云四號(hào)可以靜止在赤道上空，能夠?qū)λ采w的區(qū)域進(jìn)行高頻次觀測(cè)，所以它能夠監(jiān)測(cè)到霧霾的時(shí)空變化，減弱還是增強(qiáng)。而低軌道的氣象衛(wèi)星，只有飛過(guò)來(lái)的時(shí)候才能監(jiān)測(cè)，當(dāng)它下一次飛過(guò)來(lái)的時(shí)候，可能已經(jīng)隔了十幾個(gè)小時(shí)以上，因此這種衛(wèi)星對(duì)霧霾的觀測(cè)是一種平均量。風(fēng)云二號(hào)成像儀只有5個(gè)通道，而風(fēng)云四號(hào)有14個(gè)通道，能夠?qū)Υ髿夂偷匚锏母嗵卣鬟M(jìn)行識(shí)別，從而提高反演精度。

當(dāng)然，趙堅(jiān)說(shuō)，雖然風(fēng)云四號(hào)對(duì)污染物的監(jiān)測(cè)能力提高了，但是真正要實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境，如污染物的分布、顆粒物濃度的監(jiān)測(cè)，還需要研制新的氣象衛(wèi)星和有效載荷。目前，后續(xù)規(guī)劃中有兩顆衛(wèi)星在這方面有特殊效果，一個(gè)是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，另一個(gè)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星可以通過(guò)激光主動(dòng)探測(cè)大氣中污染物濃度。

3 臺(tái)風(fēng)演變過(guò)程可全過(guò)程監(jiān)測(cè)

厄爾尼諾和拉尼娜是氣候預(yù)測(cè)的強(qiáng)信號(hào)之一，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星可密切監(jiān)測(cè)海表溫度的變化，為氣候監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)提供有效的觀測(cè)依據(jù)。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星觀測(cè)范圍覆蓋整個(gè)西太平洋和印度洋海域，可以密切監(jiān)測(cè)海表溫度的變化，可以為氣候監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)提供有效的觀測(cè)依據(jù)。

在臺(tái)風(fēng)分析和預(yù)報(bào)方面，能夠每分鐘對(duì)1000×1000公里的臺(tái)風(fēng)區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，高頻次的500米分辨率的圖像可以提供臺(tái)風(fēng)云結(jié)構(gòu)及其演變的精細(xì)化動(dòng)態(tài)信息，特別是對(duì)臺(tái)風(fēng)眼區(qū)的監(jiān)測(cè)，可彌補(bǔ)目前在軌衛(wèi)星云圖分辨率和時(shí)間分辨率不夠高的缺點(diǎn)，為臺(tái)風(fēng)定位、定強(qiáng)提供更可靠更精細(xì)的觀測(cè)資料，也必將成為研究和預(yù)報(bào)其發(fā)生、發(fā)展、演變和消亡整個(gè)生命史的有力工具。

- 釋疑

風(fēng)云衛(wèi)星怎樣預(yù)報(bào)天氣？

張志清介紹，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，基于觀測(cè)的數(shù)據(jù)和數(shù)字預(yù)報(bào)的模式兩方面。目前天氣預(yù)報(bào)都是依靠數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，把大氣動(dòng)力學(xué)方程和熱力學(xué)方程寫(xiě)出來(lái)，在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行推算。推算時(shí)，需要觀測(cè)數(shù)據(jù)作為邊界條件，觀測(cè)數(shù)據(jù)越精細(xì)(空間分辨率、時(shí)間分辨率、輻射精度等)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性越高。

據(jù)了解，隨著風(fēng)云衛(wèi)星的發(fā)展，我國(guó)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率從上世紀(jì)70年代的約50%，提高到了現(xiàn)在的90%。

我國(guó)天氣預(yù)報(bào)的衛(wèi)星云圖，都是風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星攝取的。衛(wèi)星云圖天氣預(yù)報(bào)動(dòng)畫(huà)是由過(guò)去12幅衛(wèi)星云圖組成，每隔半小時(shí)或一小時(shí)一幅，通過(guò)圖像動(dòng)畫(huà)讓觀看者更清楚地了解云團(tuán)的移動(dòng)變化。

氣象衛(wèi)星可分為太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星云圖和地球靜止軌道氣象衛(wèi)星。風(fēng)云一號(hào)衛(wèi)星和風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星就是太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星，風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星和剛剛發(fā)射的風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星是地球靜止軌道氣象衛(wèi)星。

本版采寫(xiě)/新京報(bào)記者 李玉坤