風云家族 靜觀“風云”

劉蕓 李雪 楊娟

早在1969年1月29日，周恩來總理高瞻遠矚地提出：“要搞我們自己的氣象衛(wèi)星”，并于1970年2月親自批準中共中央、國務院、中央軍委文件，下達了研制氣象衛(wèi)星的任務。如今，中國已成為世界上少數(shù)同時擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的國家。近40年沐風櫛雨，我國已發(fā)射風云衛(wèi)星16顆，接收和應用風云衛(wèi)星資料的國家和地區(qū)達70多個，覆蓋“一帶一路”周邊37個國家和地區(qū)，為全球氣象預報、防災減災做出了卓越貢獻。

風云家族的成員

風云家族根據(jù)其運行軌道可分為極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星兩大派別，以單數(shù)命名的風云一號和三號系列都是極軌衛(wèi)星，它們像巡邏警察一樣，實現(xiàn)對全球的巡視觀測；以雙數(shù)命名的風云二號和風云四號系列都是靜止衛(wèi)星，它們?nèi)缤c站崗的哨兵，守在赤道上空持續(xù)地“凝視”著以我國為中心的東半球地面。

風云一號氣象衛(wèi)星是中國研制的第一代太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，共包括四顆衛(wèi)星：FY-1A、FY-1B、FY-1C、FY-1D，這四顆衛(wèi)星如今都已“退休”。FY-1A星于1988年發(fā)射，是我國第一顆傳輸型遙感衛(wèi)星，在我國首次實現(xiàn)了氣象、海洋和空間環(huán)境的綜合探測應用，真正實現(xiàn)了一星多用，開創(chuàng)了我國氣象衛(wèi)星事業(yè)的新紀元。從1990年到2002年，風云一號B、C、D星相繼升空。FY-1C衛(wèi)星在性能上作的較大改進，被列入世界氣象業(yè)務應用衛(wèi)星的序列。

風云二號是我國第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，共發(fā)射七顆衛(wèi)星：FY-2A、FY-2B、FY-2C、FY-2D、FY-2E、FY-2F、FY-2G，其中， A和B為兩顆試驗衛(wèi)星，C-G為五顆業(yè)務衛(wèi)星，目前D-G這四顆星均還在軌運行工作，實現(xiàn)了“多星在軌，統(tǒng)籌運行，互為備份，適時加密”運行模式，為我國和世界的氣候監(jiān)測及天氣預報提供了實時動態(tài)的氣象觀測資料。2004年10月19日和2006年12月8日發(fā)射的FY-2D和FY-2E兩顆衛(wèi)星實現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星雙星組網(wǎng)運行觀測。雙星重疊區(qū)動畫技術，做的非常出色，是風云二號衛(wèi)星應用的一個亮點。

風云三號氣象衛(wèi)星是中國自主研制并達到國際先進水平的新一代極軌氣象衛(wèi)星，共包括四顆衛(wèi)星：FY-3A、FY-3B、FY-3C、FY-3D，這四顆衛(wèi)星目前均在軌運行。風云三號最顯著的突破在于它實現(xiàn)了從二維遙感成像到三維綜合大氣探測，從單一的光學探測到紫外線、可見光、紅外線和微波的全譜段寬波譜探測，從公里級觀測提高到百米級觀測，從國內(nèi)組網(wǎng)接收到全球組網(wǎng)接收等四大技術跨越?！帮L云三號”還是星載有效載荷數(shù)量、單機活動部件數(shù)量、氣象衛(wèi)星觀測功能等方面的第一名，極大提升了氣象衛(wèi)星的應用價值和應用領域。

風云四號是“風云家族”的“新丁”，它是我國首顆靜止軌道上三軸穩(wěn)定的定量遙感衛(wèi)星，將接替自旋穩(wěn)定的風云二號衛(wèi)星，其連續(xù)、穩(wěn)定運行將大幅提升我國靜止軌道氣象衛(wèi)星探測水平。作為氣象衛(wèi)星領域的“智慧星”，風云四號上搭載多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間天氣監(jiān)測儀等4臺“神器”，實現(xiàn)了多個重大技術突破，在世界上首次實現(xiàn)對大氣的多手段綜合觀測。多通道掃描成像輻射計擁有14個輻射成像通道，覆蓋可見光、短波紅外、中波紅外和長波紅外等波段，接近美國的GOSE-R的16通道，同時星上輻射定標精度達到1K、靈敏度0.1K。風云四號衛(wèi)星還是國際上首次將多通道掃描成像輻射計和可以給大氣做“CT”的干涉式大氣垂直探測儀裝載于同一顆衛(wèi)星，以實現(xiàn)成像觀測和大氣垂直探測相結(jié)合的綜合觀測。風云四號衛(wèi)星裝載的我國首次研制的閃電成像儀可秒拍500張閃電圖，并完成閃電成像數(shù)據(jù)在軌實時處理，實現(xiàn)了對強對流天氣的監(jiān)測和跟蹤。

風云家族能做啥

與常規(guī)氣象觀測相比，氣象衛(wèi)星在空間分辨率、時間分辨率上都具有很大的優(yōu)勢。風云二號靜止氣象衛(wèi)星可以提供半個小時一次的高頻次觀測資料，是動態(tài)監(jiān)測各類突發(fā)災害性天氣的有力工具，是天氣分析特別是短時預報和臨近天氣預報的重要依據(jù)；風云三號衛(wèi)星資料最高空間分辨率達到250米，這為生態(tài)與環(huán)境遙感、洪澇、干旱監(jiān)測、積雪監(jiān)測、森林與草原火等自然災害的動態(tài)監(jiān)測提供了強有力的支持；風云四號衛(wèi)星實現(xiàn)了我國靜止軌道氣象衛(wèi)星升級換代和技術跨越，將對我國及周邊地區(qū)的大氣、云層和空間環(huán)境進行高時間分辨率、高空間分辨率、高光譜分辨率的觀測，大幅提高天氣預報和氣候預測能力。因此，風云氣象衛(wèi)星資料在臺風、暴雨、洪澇、寒潮、大霧、冰雹、霜凍、凌汛、高溫、干旱、沙塵暴、森林草原火災、地質(zhì)災害等監(jiān)測服務與災情評估中發(fā)揮了重要作用。

中國天氣預報的準確率已從20世紀70年代約50%提高到目前的90%，風云衛(wèi)星功不可沒。全球90多個國家和地區(qū)都在使用風云氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。目前，風云氣象衛(wèi)星資料在我省同樣應用廣泛：在沒有氣象衛(wèi)星以前，我們依靠氣象觀測站來獲取資料分析天氣，由于觀測站點少，地球上很大面積都是盲區(qū)，那里的天氣情況我們無從知曉；有了氣象衛(wèi)星以后，我們不僅能獲取全球觀測資料，而且觀測時間和空間分辨率都在不斷提高，特別是風云四號衛(wèi)星的成功發(fā)射，從圖像觀測逐步到三維探測和全天候觀測，極大的提高了天氣預報準確率。其次，風云氣象衛(wèi)星資料在氣象災害中的應用是有目共睹的，通過對云系發(fā)生發(fā)展的監(jiān)測，以及提供的云頂亮溫等產(chǎn)品資料，可以識別出冰雹、暴雨、大風等災害；通過監(jiān)測陸面溫度，可以判斷出高溫的范圍以及變化；此外，利用風云氣象衛(wèi)星資料還開展了干旱、大霧等氣象災害的監(jiān)測以及植被、水體、火情等的監(jiān)測，逐步形成了具有西南山地環(huán)境特色的衛(wèi)星氣象遙感應用領域。

風云家族的未來

現(xiàn)在，貴州正邁著自信的步伐，走向科技的前沿。要想準確猜透老天的“心思”，我們還有很長的一段路要走。隨著“風云家族”的不斷壯大，我們將繼續(xù)提升衛(wèi)星數(shù)據(jù)和服務產(chǎn)品的利用價值，促進貴州喀斯特地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展，提升抵御和防范生態(tài)退化和自然災害的能力，使衛(wèi)星遙感信息在天氣氣候預測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災害監(jiān)測、旅游業(yè)、環(huán)境保護等方面得以充分應用，成果的應用有利于推動建成環(huán)境優(yōu)美和可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)文明社會。（編輯/高緯時 任偉）