作者喜蘭
導語: 中國新一代靜止軌道氣象衛星風云四號衛星于2016年12月11日成功發射。這是個什么衛星?有什么來頭?它的發射將對我們有什么影響?國家衛星氣象中心副主任、風云四號氣象衛星地面應用系統總指揮魏彩英接受中國天氣網記者采訪,給出了答案。

有了它 災害性天氣觀測預報更快更精準

 

干涉式大氣垂直探測儀掃描方式示意圖。

“風云四號氣象衛星成功發射后,我們對局地強對流天氣的觀測頻次將從現在的6分鐘提高到1分鐘,預報時效可提前若干個小時,而且對臺風的路徑和強度預測會更加精準!”國家衛星氣象中心副主任、風云四號地面應用系統總指揮魏彩英日前興奮地告訴記者。那它到底是個什么衛星呢?

要了解風云四號,首先要知道氣象衛星。氣象衛星是指從太空對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛星。它好比一個高懸在太空的自動化高級氣象站,是空間、遙感、計算機、通信和自動控制等高技術相結合的產物。

魏彩英介紹,風云四號科研試驗衛星是我國第二代靜止軌道氣象衛星的首發星。它成功發射之后,將位于赤道上空3萬6千公里,對以我國為中心的、大約三分之一的地球進行高頻次觀測,對天氣預報、氣候預測、環境監測以及災害性天氣預測等都有巨大的應用潛能。后期,風云四號系列氣象衛星將接替風云二號氣象衛星的業務,以保證靜止氣象衛星觀測業務的連續性。

風云四號氣象衛星成功發射以后,對強對流天氣以及臺風等災害性天氣從發生、發展到消亡的觀測,無論從時效性、空間分辨率還是觀測手段上,都比之前的風云二號有很大提高,它的應用將使天氣預報準確率大幅提高成為了可能。比如,根據前期地面應用系統預先研究結果表明,大氣不穩定指數產品可能先于雷達5-6個小時觀測到強對流天氣的發展指征,給政府決策部門及公眾提供了足夠的時間采取應對措施,這對于我們的經濟建設、日常生活以及國家安全等方方面面將具有重要意義。

有了它 可捕捉強對流苗頭甚至抓閃電

閃電成像儀觀測范圍。

2016年6月23日下午2點30左右,江蘇省鹽城市阜寧、射陽等地突發龍卷風冰雹特別重大災害,據初步統計,因災死亡99人,受傷近846人,其中重傷近200人,受災地區房屋倒損數量較多,電力通信設施被破壞,部分地區電力中斷,通信基站無信號。每逢汛期,雷電、冰雹、大風、短時強降雨等強對流天氣頻發,破壞性極大,讓人唯恐避之不及。

“雹打一條線”、“雨隔一條路”、“東邊日出西邊雨”這些諺語形象地說明強對流天氣具有發生突然、天氣變化劇烈、破壞力極大等特點。而強對流天氣預報是一道世界性的難題,尺度小又迅速發展的天氣系統,在氣象上來講是預報的難點。

魏彩英介紹,風云四號衛星采用了三軸穩定控制方案,衛星裝載多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間環境監測儀器等多個有效載荷,這些先進技術的應用將有望提高我國對強對流天氣的監測和預報能力。

比如原來的風云二號氣象衛星對區域性災害性天氣的最短觀測時效是6分鐘一次,而風云四號氣象衛星的多通道輻射計對1000平方公里范圍內的觀測時效將縮短至1分鐘,這樣即便是來去匆匆的強對流天氣過程也會被收入眼底;同時,風云四號是世界上首個高軌氣象衛星搭載干涉式大氣垂直探測儀的衛星,可在垂直方向上對大氣結構實現高精度定量探測,直接為大氣做“CT”,它觀測到的大氣不穩定指數將比雷達回波可以提前若干個小時,也就是當有強對流天氣苗頭時,可以比以前提前幾個小時做出預測預報;此外,根據研究發現,很多強對流天氣都伴隨著閃電發生,而風云四號還是一個可以抓閃電的衛星,它搭載的閃電成像儀是亞太地區首臺靜止軌道閃電遙感儀器,它將以每秒500幀的速度準確記錄閃電的頻次和強度,結合云圖特征,實現對強對流天氣的監測與跟蹤,將進一步提高我國對強對流天氣預報的準確度。

有了它 臺風定位和強度預測更加精準

氣象衛星觀測到的臺風眼。(資料圖)

2016,第21號臺風“莎莉嘉”先后登陸海南、廣西;第22號臺風“海馬”登陸廣東。兩個臺風共造成廣東、廣西、福建、海南、江西5?。▍^)直接經濟損失近90億元。據統計,今年臺風已經給我過造成110余人死亡,直接經濟損失超300億元。

在風云四號衛星發射后,臺風定位和強度預測等信息將會更加精準,有助于我國提升對臺風災害的防范能力。魏彩英介紹,相對于風云二號而言,風云四號成像探測波段由5個波段增加到14個,最高空間分辨率由1.25千米提高到0.5千米,對大氣和云的監測頻次由原來的30分鐘提高到15分鐘,對于區域目標可縮短到1-2分鐘。其中,對于臺風云圖的分辨率更高,相當于由原來的“高清”發展到“超清”的水平,而時間、空間分辨率的提高將更準確測定的臺風位置,云圖譜段的增加和定標改進將更精確測算臺風的強度。

風云四號數據產品將為應對氣候變化提供科學依據

風云四號科研試驗衛星圖。

我國從1988年9月7日發射了第一顆氣象衛星—“風云一號”太陽同步軌道氣象衛星。迄今為止,已成功發射14顆氣象衛星,其中7顆衛星在軌運行,隨著中國靜止和極軌氣象衛星的相繼成功發射和投入業務運行,風云二號、風云三號都被世界氣象組織納入全球業務應用氣象衛星序列之中。中國已成為同時擁有極軌和靜止氣象衛星的少數國家之一,并且在地球觀測組織(GEO)中發揮了重要作用。

魏彩英介紹,除了天氣預報,風云衛星還廣泛應用于氣象、海洋、農業、林業、水利、交通、航空、航天、環保等領域。據了解,僅國內接收和利用風云衛星資料的用戶就超過2500家,風云衛星的投入產出比高達1:40。

今年10月23日,上海航天技術研究院抓總研制的我國第二代靜止軌道氣象衛星風云四號運抵西昌衛星發射中心,12月11日成功發射。風云四號01星的成功發射將是我國靜止氣象衛星的更新換代的重要標志,靜止軌道的天基探測技術有質的飛躍,中國在國際上首次實現靜止軌道的大氣三維溫濕度探測,在國內/亞太區域首次實現星載閃電成像探測。

本期專家

專家:魏彩英

單位:國家衛星氣象中心

職務:國家衛星氣象中心副主任 風云四號地面應用系統總指揮

經過40多年的發展,我國風云衛星的技術水平和數據已得到了國際氣象同行的認可。利用風云衛星反演的海表溫度、長波輻射、植被指數、積雪、大氣成分等產品已廣泛應用于全球和區域性氣象與氣候變化業務,為全面加強應對氣候變化能力建設提供客觀科學依據,提升我國參與全球競爭的能力,增強了我國在相關國際活動中的話語權。風云四號衛星的功能和性能將實現跨越式發展,將提供包括云、氣溶膠、輻射、溫濕度、大氣、導風、閃電等50余種數據產品,產品種類、數量,以及定量化指標均較之前衛星產品有顯著提升。
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