風(fēng)云四號衛(wèi)星升空 可監(jiān)測霧霾

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

新京報訊 昨日0時11分，我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星首發(fā)星風(fēng)云四號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號乙運載火箭成功發(fā)射。衛(wèi)星的成功發(fā)射，將進(jìn)一步提高天氣預(yù)報準(zhǔn)確率，顯著提升我國靜止軌道衛(wèi)星研制和空間觀測應(yīng)用能力。 

原始監(jiān)測數(shù)據(jù)是現(xiàn)有衛(wèi)星60倍

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

風(fēng)云四號衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)總師張志清說，按照單星來比較，風(fēng)云四號的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)是現(xiàn)在運行的風(fēng)云2號的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)域觀測時間分辨率可達(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；視覺更獨特，可以監(jiān)測閃電，還可以剖析大氣，獲取大氣三維溫濕度結(jié)構(gòu)。

風(fēng)云四號靜止氣象衛(wèi)星高時空分辨率成像資料、閃電監(jiān)測資料、大氣三維溫濕度探測資料和空間天氣監(jiān)測資料將在天氣監(jiān)測與預(yù)報、氣象防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、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)報的精度

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

探空站間隔200公里左右，每天只探測兩次，格點大、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，海洋中則沒有。而自動氣象站只能觀測地面數(shù)據(jù)，雷達(dá)則只有在將要下暴雨、云層較厚的時候，信號才能反射回來，當(dāng)晴空無云的時候，信號都散射掉了，無法回收。所以，這些因素決定了要發(fā)展靜止氣象衛(wèi)星。

風(fēng)云四號衛(wèi)星則首次在靜止衛(wèi)星上裝載干涉式紅外大氣探測儀，將實現(xiàn)對我國及周邊地區(qū)1小時一次、間隔只有16公里的大氣溫濕分布的垂直探測，彌補陸地探空站點稀少、時間頻次有限的不足；再輔以高密度云導(dǎo)風(fēng)資料，水汽等高精度定量監(jiān)測產(chǎn)品，將提高數(shù)值天氣預(yù)報特別是區(qū)域數(shù)值預(yù)報的精度，進(jìn)一步提高短期臨近預(yù)報的精度。

- 看點

1 3.6萬公里外可測青海湖水0.1℃變化

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

風(fēng)云四號衛(wèi)星系統(tǒng)總師董瑤海說，他前幾年去歐洲談合作的時候，歐洲有一個測量儀器，叫角編碼器，對方開價要5000萬歐元。我們的技術(shù)專家團(tuán)隊開展了自主研究，風(fēng)云四號的這些技術(shù)，是我國科學(xué)家用5年的時間突破的。

國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅介紹，風(fēng)云四號衛(wèi)星首次使用了全新研制的SAST5000平臺，實現(xiàn)了高空對地球的24小時凝視，對地觀測時間利用率接近80%，將為穩(wěn)定的氣象業(yè)務(wù)觀測提供有效支撐，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

與風(fēng)云二號相比，掃描輻射計從5通道增加到14通道，覆蓋3個可見光和11個短波紅外、中波紅外和長波紅外等波段，通道數(shù)量提升近3倍。同時，成像時間分辨率提高一倍，單星即可完成風(fēng)云二號雙星組網(wǎng)才能實現(xiàn)的15分鐘全圓盤成像，區(qū)域觀測能力超過風(fēng)云二號，只需1分鐘。

2 成像儀可監(jiān)測霧霾時空變化

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

張志清說，從目前觀測來看，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，所以它能夠監(jiān)測到霧霾的時空變化，減弱還是增強。而低軌道的氣象衛(wèi)星，只有飛過來的時候才能監(jiān)測，當(dāng)它下一次飛過來的時候，可能已經(jīng)隔了十幾個小時以上，因此這種衛(wèi)星對霧霾的觀測是一種平均量。風(fēng)云二號成像儀只有5個通道，而風(fēng)云四號有14個通道，能夠?qū)Υ髿夂偷匚锏母嗵卣鬟M(jìn)行識別，從而提高反演精度。

當(dāng)然，趙堅說，雖然風(fēng)云四號對污染物的監(jiān)測能力提高了，但是真正要實現(xiàn)大氣環(huán)境，如污染物的分布、顆粒物濃度的監(jiān)測，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，一個是大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星，另一個是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星可以通過激光主動探測大氣中污染物濃度。

3 臺風(fēng)演變過程可全過程監(jiān)測

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

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

- 釋疑

風(fēng)云衛(wèi)星怎樣預(yù)報天氣？

張志清介紹，天氣預(yù)報的準(zhǔn)確度，基于觀測的數(shù)據(jù)和數(shù)字預(yù)報的模式兩方面。目前天氣預(yù)報都是依靠數(shù)字天氣預(yù)報，把大氣動力學(xué)方程和熱力學(xué)方程寫出來，在計算機里進(jìn)行推算。推算時，需要觀測數(shù)據(jù)作為邊界條件，觀測數(shù)據(jù)越精細(xì)(空間分辨率、時間分辨率、輻射精度等)，預(yù)報準(zhǔn)確性越高。

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

我國天氣預(yù)報的衛(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)報動畫是由過去12幅衛(wèi)星云圖組成，每隔半小時或一小時一幅，通過圖像動畫讓觀看者更清楚地了解云團(tuán)的移動變化。

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

本版采寫/新京報記者 李玉坤