書寫在萬米高空上的風(fēng)云之志：記國家衛(wèi)星氣象中心胡秀清研究員

書寫在萬米高空上的風(fēng)云之志：記國家衛(wèi)星氣象中心胡秀清研究員

現(xiàn)的，如何將衛(wèi)星探測(cè)到的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢杂梦锢砹縼肀磉_(dá)的輻射量，使之定量化、精確化，就是輻射定標(biāo)的工作。將圖像定量化，是一切遙感衛(wèi)星監(jiān)測(cè)結(jié)果投入到應(yīng)用工作的第一步，也是關(guān)鍵一步，定量化是否準(zhǔn)確有效直接關(guān)系到應(yīng)用效果。但是輻射定標(biāo)并非易事，衛(wèi)星往往都有不同的探測(cè)通道和波段，情況復(fù)雜，而且這個(gè)轉(zhuǎn)化系數(shù)會(huì)隨著衛(wèi)星老化成為一個(gè)變量，需要不斷調(diào)整更新。

雖然充滿挑戰(zhàn)，但是胡秀清深知輻射定標(biāo)的重要性，他一頭鉆進(jìn)這一領(lǐng)域，并從中不斷發(fā)現(xiàn)求真探索的樂趣，解決技術(shù)難題。他曾擔(dān)任過民用航天“九五”重點(diǎn)項(xiàng)目“中國遙感衛(wèi)星輻射校正場(chǎng)”項(xiàng)目技術(shù)骨干，又主持了后續(xù)的“十五”項(xiàng)目的“中分辨率成像光譜儀輻射校正技術(shù)研究”子課題，為下一代遙感器的輻射校正工作做前期預(yù)研。在這個(gè)項(xiàng)目中，他以神舟3號(hào)中分辨率成像光譜儀為研究對(duì)象，同時(shí)開展場(chǎng)地輻射校正、交叉定標(biāo)和通道間相對(duì)定標(biāo)等多種新定標(biāo)方法預(yù)先探索。在研究中，他創(chuàng)新設(shè)計(jì)了聯(lián)合太陽光度計(jì)和光譜照度計(jì)的大氣光學(xué)輻射信息獲取技術(shù)；建立了增加天空漫射測(cè)量輻照度基法定標(biāo)，提高定標(biāo)精度1.7%；在傳統(tǒng)星地同步輻射校正基礎(chǔ)上提出無現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)同步方法；針對(duì)神舟3號(hào)中分辨率成像光譜儀提出多光譜多探元輻射定標(biāo)新方法，并利用星上燈源提出通道間互定標(biāo)方法，探索提高吸收通道定標(biāo)精度。

2008年胡秀清著手組建中國氣象局GISCS處理與研究中心（GPRC），開發(fā)建立FY-2X GSICS交叉定標(biāo)業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)，并于2009年9月通過驗(yàn)收后投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行。這一系統(tǒng)引入國際上紅外高光譜遙感器(AIRS和IASI)輻射基準(zhǔn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)交叉定標(biāo)，解決了長(zhǎng)期困擾風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星紅外定標(biāo)精度和穩(wěn)定性問題，定標(biāo)精度大大提高到0.5K，并對(duì)歷史FY-2C/2D數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史再定標(biāo)處理，利用此方法解決了FY-3A光學(xué)遙感器的星上定標(biāo)系統(tǒng)性偏差問題。

2007年，胡秀清主持申請(qǐng)863科技攻關(guān)課題“面向氣候應(yīng)用的氣象衛(wèi)星長(zhǎng)序列歷史數(shù)據(jù)集統(tǒng)一輻射再定標(biāo)技術(shù)”，獲得資助。我們知道，預(yù)測(cè)一兩天的氣象變化在科技發(fā)達(dá)的今天已并非難事，但是通過整理長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，獲得氣候變化方面的數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果，卻是一個(gè)高難度的課題，數(shù)十年的數(shù)據(jù)匯總，只要偏差在一兩度之間，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國的氣象衛(wèi)星只能夠用于氣象預(yù)報(bào)，而不能應(yīng)用于氣候研究，癥結(jié)就在于此。通過這項(xiàng)863課題，胡秀清順利完成了歷史數(shù)據(jù)再定標(biāo)處理流程設(shè)計(jì)；全球穩(wěn)定目標(biāo)場(chǎng)的評(píng)估與分析，基于穩(wěn)定目標(biāo)儀器定標(biāo)衰減跟蹤方法；冰雪目標(biāo)的定標(biāo)跟蹤方法；基于GSICS方法利用AIRS對(duì)FY-1C/1D星上黑體定標(biāo)修正；國內(nèi)首次開展儀器性能跟蹤與衰減分析軟件研發(fā)。研究成果直接應(yīng)用到風(fēng)云歷史衛(wèi)星資料整編和再處理，并應(yīng)用到FY-3A光學(xué)儀器輻射定標(biāo)、儀器性能跟蹤和L1質(zhì)量檢驗(yàn)，提高在軌儀器輻射定標(biāo)精度和數(shù)據(jù)質(zhì)量，為解決長(zhǎng)序列歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)一輻射再定標(biāo)難題開展了前瞻性探索實(shí)驗(yàn)研究。

風(fēng)云三號(hào)，八年心血開創(chuàng)歷史

提到風(fēng)云三號(hào)，胡秀清充滿感情，因?yàn)閲@這顆新一代極軌氣象衛(wèi)星，整整八年時(shí)間，他的主要工作精力都傾注其中。2000年11月，為了滿足我國天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的迫切需求，“風(fēng)云三號(hào)”衛(wèi)星被國務(wù)院正式批準(zhǔn)立項(xiàng)。自2002年參加FY-3可行性研究報(bào)告撰寫開始，胡秀清一直擔(dān)任著FY-3/MERSI儀器負(fù)責(zé)人，從事風(fēng)云三號(hào)地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)工作。

從參加初步設(shè)計(jì)編寫，到跟蹤MERSI儀器研制過程和發(fā)射前定標(biāo)，其中每一步，無不經(jīng)過他審慎思考，嚴(yán)格把關(guān)。通過儀器質(zhì)量檢查和航空校飛，細(xì)致的胡秀清發(fā)現(xiàn)儀器研制中存在的一些潛在質(zhì)量問題，這一發(fā)現(xiàn)非同小可，胡秀清立即寫報(bào)告反映問題，帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)集中攻關(guān)，為MERSI性能改進(jìn)和優(yōu)化升級(jí)提出了寶貴意見。在主持承擔(dān)MERSI預(yù)處理定標(biāo)算法和大氣可降水產(chǎn)品算法原型系統(tǒng)研發(fā)期間，胡秀清突破了MERSI定標(biāo)算法的7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，編寫這兩個(gè)工程化軟件需求分析和概要設(shè)計(jì)（功能卡、數(shù)學(xué)卡和數(shù)據(jù)卡）。他主持研發(fā)MERSI定標(biāo)預(yù)處理核心業(yè)務(wù)軟件，研制成功多探元并掃的輻射定標(biāo)業(yè)務(wù)處理算法，獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)多元光譜歸一化補(bǔ)償技術(shù)和基于直方圖歸一化技術(shù)，大大消弱了多元圖像條紋問題；研制開發(fā)的圖像消旋軟件，業(yè)務(wù)上解決了因消旋K鏡停轉(zhuǎn)帶來圖像旋轉(zhuǎn)問題，解決了這個(gè)難題，就等于挽救了風(fēng)云三號(hào)分辨率光譜成像儀的生命。在衛(wèi)星研制的最后階段，胡秀清又組織團(tuán)隊(duì)歷時(shí)半年完成FY-3A/MERSI在軌測(cè)試工作，這項(xiàng)工作的艱巨程度和難度居FY-3A有效載荷之首。衛(wèi)星上天后，他持續(xù)跟蹤和及時(shí)應(yīng)對(duì)MERSI在軌工作狀況，積極開展FY-3A技術(shù)總結(jié)和教育培訓(xùn)工作，為FY-3A的正常運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航，也為FY-4等其它衛(wèi)星的輻射定標(biāo)研發(fā)工作打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

風(fēng)云三號(hào)的成功運(yùn)行，對(duì)全球天氣氣候的觀測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)和精細(xì)化預(yù)報(bào)具有重要作用，在我國氣象衛(wèi)星發(fā)展史上具有里程碑意義。它的研制成功將使我國在極軌氣象衛(wèi)星領(lǐng)域更進(jìn)一步縮小與美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家的差距，接近或趕上其發(fā)展水平，大大增強(qiáng)了我國參與國際合作和國際競(jìng)爭(zhēng)的能力。

氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)警，關(guān)注大氣環(huán)境和自然災(zāi)害

我們知道，氣溶膠是液態(tài)或固態(tài)微粒在空氣中的懸浮體系，是大氣的重要組成部分。霧、煙、霾、靄、微塵和煙霧等,都是天然的或人為的原因造成的大氣氣溶膠。同時(shí)氣溶膠還直接影響到降雨量。因此，加強(qiáng)對(duì)氣溶膠的監(jiān)測(cè)，能夠有效預(yù)測(cè)大氣環(huán)境變化和部分地區(qū)旱情發(fā)展。而沙塵暴則是長(zhǎng)期困擾我國北方地區(qū)的天氣狀況，盡可能提前預(yù)知沙塵暴的形成和動(dòng)態(tài)，可以避免巨大國民經(jīng)濟(jì)損失，保護(hù)人民大眾身體健康。在氣象監(jiān)測(cè)和預(yù)警方面，胡秀清利用自己的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，開展技術(shù)攻關(guān)，取得了多項(xiàng)成果。

胡秀清于2001年開始FY-1C全球海上氣溶膠算法開發(fā)，2003年在FY-1D氣溶膠業(yè)務(wù)產(chǎn)品投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，并將算法移植到NOAA/AVHRR國外遙感器上，做中國海區(qū)氣溶膠業(yè)務(wù)反演。2004年開始利用MODIS資料進(jìn)行陸地氣溶膠反演算法開發(fā)，并投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行。2004年開始FY-1D近紅外940nm通道水汽總量反演算法開發(fā)，進(jìn)行中國區(qū)域大氣水汽總量反演試驗(yàn)，同時(shí)利用MODIS相應(yīng)通道進(jìn)行個(gè)例研究試驗(yàn)，并于2006年該產(chǎn)品開始業(yè)務(wù)自動(dòng)生成試驗(yàn)。他自主研發(fā)的氣溶膠和水汽總量遙感產(chǎn)品業(yè)務(wù)算法在風(fēng)云氣象衛(wèi)星上投入業(yè)務(wù)應(yīng)用。

同時(shí)，他主持的總裝備部項(xiàng)目的“氣溶膠反演研究”子課題、民用航天專項(xiàng)子專題“氣溶膠和近紅外水汽產(chǎn)品預(yù)研”、973子課題“氣溶膠的衛(wèi)星和地基遙感方法研究和監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)”都順利結(jié)題，取得成果。2006年，胡秀清主持建立衛(wèi)星中心地基高光譜觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室，從設(shè)計(jì)、施工到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和儀器設(shè)備安裝，調(diào)試安裝超高光譜Buker傅里葉變換紅外光譜儀等核心儀器，2007年初實(shí)驗(yàn)室建成，為氣溶膠和痕量氣體等大氣成分觀測(cè)研究和真值檢驗(yàn)提供了很好的觀測(cè)平臺(tái)。

2001年起，胡秀清開始投入到靜止氣象衛(wèi)星沙塵暴遙感研究和算法開發(fā)工作中去，在沙塵暴遙感業(yè)務(wù)算法方面進(jìn)行集成創(chuàng)新，他深入地分析了沙塵氣溶膠的光譜輻射機(jī)理，綜合多種監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行實(shí)用性開發(fā)，建立了國際上首個(gè)靜止氣象衛(wèi)星沙塵暴遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)算法（DRAGI）。2002年胡秀清開始承擔(dān)“中國氣象局沙塵暴監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)”太陽光度計(jì)站點(diǎn)布設(shè)（20個(gè)站）相關(guān)的大量工作，包括儀器操作安裝培訓(xùn)、數(shù)據(jù)處理和儀器運(yùn)行監(jiān)視。2005年3月該系統(tǒng)太陽光度計(jì)運(yùn)行三年后，對(duì)全部站點(diǎn)太陽光度計(jì)進(jìn)行集中檢修維護(hù)和比對(duì)定標(biāo)，撰寫了儀器維護(hù)和定標(biāo)報(bào)告，在該系統(tǒng)建設(shè)和前期維護(hù)工作中做出了基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。2005年完成的風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星沙塵暴業(yè)務(wù)產(chǎn)品工程化，很快就投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，大大提高沙塵暴短時(shí)預(yù)報(bào)精度。2005年5月，胡秀清作為專家被派往韓國氣象廳開展沙塵暴合作研究，將自主研發(fā)DRAGI算法移植到韓國氣象廳，投入業(yè)務(wù)應(yīng)用，獲得韓國專家的高度評(píng)價(jià)。2006年將此算法移植到MTSAT-1R業(yè)務(wù)中，2007年改造升級(jí)到FY-2DDPC業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。該產(chǎn)品已進(jìn)入氣象局亞洲沙塵暴數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的同化系統(tǒng)，因其在預(yù)報(bào)模式同化中發(fā)揮了不可或缺的作用，曾多次受到氣象局和大氣成分中心同行的好評(píng)，并獲得2006年中國氣象局科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)?，F(xiàn)在，在科技支撐項(xiàng)目“新一代風(fēng)云衛(wèi)星沙塵暴遙感監(jiān)測(cè)方法及其業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成技術(shù)研究”支持下，胡秀清正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立全球沙塵暴多衛(wèi)星遙感綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2000年以來胡秀清共主持或參加工程、業(yè)務(wù)和科研項(xiàng)目超過40項(xiàng)，培養(yǎng)了多名研究生和年輕的輻射定標(biāo)專門人才，組建了風(fēng)云衛(wèi)星光學(xué)載荷輻射定標(biāo)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。發(fā)表論文總計(jì)近40篇（SCI 4篇）。作為WMO/GSICS(全球天基交叉定標(biāo)系統(tǒng))研究組GRWG成員，胡秀清也致力于國際同行間的交流合作。他多次參加GSICS年度會(huì)議和網(wǎng)絡(luò)會(huì)議，跟蹤定標(biāo)領(lǐng)域的國際前沿，推動(dòng)風(fēng)云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)和定標(biāo)的國際化，組建中國GSICS處理和研究中心（GPRC）。與此同時(shí)，胡秀清還重點(diǎn)關(guān)注CEOS/WGCV工作組的最新動(dòng)態(tài)，擔(dān)任CEOS的陸地參考場(chǎng)網(wǎng)（LANDNET）的敦煌場(chǎng)的聯(lián)絡(luò)人（POC）。2010年12月14日，胡秀清因其在星載遙感器輻射定標(biāo)和與氣象衛(wèi)星工程業(yè)務(wù)相關(guān)技術(shù)工作中的突出貢獻(xiàn)，獲得“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號(hào)?！叭珖鴥?yōu)秀科技工作者”由中國科協(xié)每?jī)赡暝u(píng)選一次，對(duì)被授予者只授一次，為終身榮譽(yù)。

早在1969年，周恩來總理就指出，應(yīng)該搞中國人自己的氣象衛(wèi)星。然而，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，中國的氣象衛(wèi)星都處于落后狀態(tài)。在胡秀清從事氣象衛(wèi)星工作的十五年里，正好見證了中國氣象衛(wèi)星事業(yè)的高速發(fā)展，并與之一同成長(zhǎng)成熟起來，胡秀清說，他為自己所從事的事業(yè)深感自豪。經(jīng)過發(fā)展，中國氣象衛(wèi)星從無到有，從弱到強(qiáng)，目前中國已經(jīng)成為世界上少數(shù)幾個(gè)同時(shí)擁有極軌和靜止兩個(gè)系列氣象衛(wèi)星的國家，風(fēng)云氣象衛(wèi)星已經(jīng)成為國際氣象衛(wèi)星大家庭中的重要成員，這其中，成百上千個(gè)“胡秀清”們功不可沒。

天氣變化總是風(fēng)云莫測(cè)，抓住發(fā)展機(jī)遇大力提高我國氣象衛(wèi)星應(yīng)用水平卻正是風(fēng)云際會(huì)、風(fēng)生水起之時(shí)，肯于鉆研，善于總結(jié)的氣象人必將在萬米高空上書寫一個(gè)又一個(gè)風(fēng)云之志，為我國氣象衛(wèi)星工作做出更大貢獻(xiàn)。