風(fēng)云氣象衛(wèi)星在自然災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

張興贏 鄭偉 高玲

張興贏，國家衛(wèi)星氣象中心研究員，博士生導(dǎo)師，風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星產(chǎn)品應(yīng)用示范系統(tǒng)主任設(shè)計師，國家大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)副總師。2006年獲北京師范大學(xué)大氣物理化學(xué)博士學(xué)位，長期致力于衛(wèi)星大氣環(huán)境遙感應(yīng)用研究，先后主持國家自然科學(xué)基金項目、科技部重點(diǎn)研發(fā)專項、國家高分辨率對地觀測專項等20多項，在與日本、歐盟國際合作項目中，作為中方首席科學(xué)家參與國際重大的衛(wèi)星遙感應(yīng)用科學(xué)研究計劃。參與出版專著5部，完成國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇，其中SCI收錄英文論文40多篇。先后獲得省部級以上個人榮譽(yù)8項，入選中國氣象局“科技領(lǐng)軍人才”，2014年被團(tuán)中央和人力資源社保部共同授予“全國青年崗位能手”榮譽(yù)稱號，第十二屆全國青聯(lián)委員，第十三屆全國政協(xié)委員。

引言

我國是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害種類多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，災(zāi)害損失嚴(yán)重。氣象衛(wèi)星具有觀測頻次高、成像范圍廣等特點(diǎn)，一直在災(zāi)害監(jiān)測評估中發(fā)揮著重要的作用。我國已經(jīng)成功發(fā)射了17顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星，其中靜止氣象衛(wèi)星9顆，極軌氣象衛(wèi)星8顆。風(fēng)云三號（FY-3）極軌氣象衛(wèi)星，作為我國第二代極軌氣象衛(wèi)星，共搭載有10余種觀測儀器，包括最高空間分辨率達(dá)到250m的中分辨率成像儀、微波成像儀等，可以進(jìn)行全球、全天候、三維立體定量遙感。目前，我國已經(jīng)發(fā)射4顆風(fēng)云三號衛(wèi)星，包括FY-3A、FY-3B、FY-3C和FY-3D,其中3A和3C屬于上午星，3B和3D屬于下午星，實現(xiàn)了對地球上午和下午組網(wǎng)觀測，一天可以對同一地區(qū)進(jìn)行多次監(jiān)測，每天可以獲得多次全球的觀測資料。風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星是我國新一代靜止軌道定量遙感氣象衛(wèi)星，風(fēng)云四號A星（FY-4A）的輻射成像通道為14個，覆蓋了可見光、短波紅外、中波紅外和長波紅外等波段。星上輻射定標(biāo)精度0.5 K、靈敏度0.2 K、可見光空間分辨率0.5km。同時，衛(wèi)星還配置有912個光譜探測通道的干涉式大氣垂直探測儀，光譜 分 辨率0.8cm-1，可在垂直方向上對大氣結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高精度定量探測，這些特性是歐美第三代靜止軌道單顆氣象衛(wèi)星不具備的。風(fēng)云氣象衛(wèi)星的這些特點(diǎn)，大大提高了對自然災(zāi)害的監(jiān)測能力。本文以臺風(fēng)、暴雨、灰霾、干旱、森林草原火災(zāi)、雪災(zāi)、洪澇等自然災(zāi)害監(jiān)測為例，介紹了風(fēng)云氣象衛(wèi)星在自然災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用。

風(fēng)云衛(wèi)星災(zāi)害監(jiān)測應(yīng)用

圖1 FY-4A氣象衛(wèi)星監(jiān)測圖像（2018年9月15日10:30）

圖2 FY-4A氣象衛(wèi)星暴雨強(qiáng)對流監(jiān)測圖像（2018年8月8日08:00）

（一）臺風(fēng)監(jiān)測

在常規(guī)觀測資料稀少的熱帶洋面上，氣象衛(wèi)星是監(jiān)測臺風(fēng)最主要的工具。臺風(fēng)在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為有組織的渦旋狀云系，是一種比較容易識別的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)。常用于監(jiān)測臺風(fēng)的衛(wèi)星云圖包括紅外云圖、水汽圖以及可見光云圖。紅外云圖上的色調(diào)分布反映的是地面或云面的紅外輻射或亮度溫度分布，根據(jù)衛(wèi)星云圖上的色調(diào)差異可以估計地面、云面（云頂）的溫度分布，或根據(jù)圖像上的溫度色差來推測云系的分布以及其發(fā)展高度。水汽圖也是一種紅外云圖,以6.7μm為中心的吸收帶是水汽強(qiáng)吸收帶，在此吸收帶內(nèi)，到達(dá)衛(wèi)星的輻射量主要來自對流層上部。大氣中水汽含量越多，衛(wèi)星收到的輻射量也就越多，對流層上部的冷高濕區(qū)在水汽圖上就表現(xiàn)得較亮，低濕區(qū)則顯得較暗。故可通過衛(wèi)星測量這一吸收帶的輻射來推測對流層上部大氣中的水汽含量?？梢姽庠茍D是利用可見光譜段測量來自地面和云面反射的太陽輻射，再按所接收到的輻射大小以黑白色調(diào)來表示的圖像?？梢姽庠茍D對于分析臺風(fēng)云系的細(xì)微結(jié)構(gòu)、中心的定位和確定對流云區(qū)的分布方面相對于紅外云圖具有更強(qiáng)的“真實性”，可以起到一定的糾偏作用。

利用風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星時間分辨率高的優(yōu)勢，可以確定臺風(fēng)的初生和中心位置，估算其強(qiáng)度、移向和移速，判斷其登陸時間、地點(diǎn)以及暴雨范圍等。新一代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號A星攜帶的干涉式大氣垂直探測儀和閃電成像儀，為探測臺風(fēng)雷電活動以及外圍環(huán)境場變化監(jiān)測提供新的手段。另外，利用風(fēng)云極軌氣象衛(wèi)星的被動微波資料可以獲取臺風(fēng)溫度、濕度三維結(jié)構(gòu)，計算大風(fēng)的影響半徑和強(qiáng)降水區(qū)面積等。

圖1為2018年第22號臺風(fēng)“山竹”（超強(qiáng)臺風(fēng)級）FY-4A氣象衛(wèi)星監(jiān)測圖像，圖像顯示“山竹”臺風(fēng)結(jié)構(gòu)完整，整體結(jié)構(gòu)較松散，其外圍云系已經(jīng)開始影響臺灣、福建和廣東沿海等地。

（二）暴雨強(qiáng)對流監(jiān)測

暴雨是我國最常見的最嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，其發(fā)生和發(fā)展涉及不同尺度天氣系統(tǒng)的復(fù)雜的相互作用。在衛(wèi)星云圖上暴雨不僅具有大范圍的云系特征，而且也具有較小尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)和對流云特征。由于直接造成暴雨的主要影響系統(tǒng)——中尺度對流云團(tuán)具有發(fā)展迅速和尺度小的特點(diǎn)，常規(guī)觀測不足以捕捉其生命史中的變化細(xì)節(jié)及其結(jié)構(gòu)，所以在監(jiān)測、臨近/短時預(yù)報等業(yè)務(wù)中，衛(wèi)星遙感便成為十分重要的監(jiān)測手段。在可見光云圖中，流云型常表現(xiàn)為清晰的邊界和塊狀的紋理?？梢栽俳柚?1μm紅外云圖來確定它們是深厚的（冷云頂）還是淺薄的（暖云頂）。在白天，也可以借助3.7μm的近紅外圖像來確定云的微物理特征（低反射率對應(yīng)著冰晶或大水滴，高反射率對應(yīng)著小水滴）。對流云常常被組織成為對流系統(tǒng)，強(qiáng)烈發(fā)展的對流云和中尺度對流系統(tǒng)由于云頂?shù)难杆偬Ц撸哂性祈斄翜叵陆?、云頂面積增大和云頂亮溫梯度加大等特征。閾值法被廣泛用于暴雨云團(tuán)的判識。通常認(rèn)為云頂亮溫≤-32℃的云是對流云，而當(dāng)云頂亮溫≤-52℃時，則認(rèn)為云已穿過了對流層頂，對流發(fā)展非常旺盛，強(qiáng)對流天氣現(xiàn)象也會出現(xiàn)。根據(jù)中尺度云團(tuán)的尺度范圍、持續(xù)時間、形狀對中尺度云團(tuán)進(jìn)行分類。

圖2為利用FY-4衛(wèi)星資料監(jiān)測2018年8月8日華北地區(qū)出現(xiàn)的強(qiáng)對流天氣，圖中顯示強(qiáng)對流云團(tuán)主要位于山西北部、北京西部和東部、河北中東部、天津、山東北部、遼寧東南部和渤海海域。根據(jù)地面氣象觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，上述地區(qū)1小時降水量較大，其中北京東部局地1小時降水量超過70mm。

圖3 a 風(fēng)云3B衛(wèi)星霧霾監(jiān)測圖像（2016年1月14日14:30）

圖3 b 風(fēng)云3B衛(wèi)星吸收性氣溶膠指數(shù)（AAI）分布圖（2016年1月14日14:30）

圖4 風(fēng)云四號A星AGRI的氣溶膠光學(xué)厚度(550nm)產(chǎn)品分布（2017年6月16日10:00）

（三）灰霾監(jiān)測

懸浮在大氣中的氣溶膠微粒通過與太陽光以及地面長波輻射相互作用影響著地氣系統(tǒng)的輻射平衡。當(dāng)氣溶膠在大氣中的含量較高時，引起的低能見度的事件即為灰霾?；跉馊苣z的消光特性，利用衛(wèi)星平臺遙感大氣氣溶膠是探測氣溶膠物理光學(xué)特征的重要手段。但衛(wèi)星信號中氣溶膠貢獻(xiàn)相對較小，地表的復(fù)雜性使得氣溶膠參數(shù)反演更為困難，此外氣溶膠粒子的形狀、大小、譜分布以及成分差異非常大，也很難精確描述。目前衛(wèi)星遙感最常用的探測原理是：通過被動遙感方式獲取紫外一可見光一近紅外波段的大氣頂后向散射輻射，根據(jù)衛(wèi)星在這些反射波段觀測到的輻射值結(jié)合輻射傳輸模式反演獲取氣溶膠參數(shù)，如氣溶膠光學(xué)厚度、Angstrom指數(shù)等。

此外霾中的吸收性氣溶膠，由于具有較大的復(fù)折射指數(shù)虛部，它的消光系數(shù)表現(xiàn)出特有的隨波長變化的光譜特征，這一特征在紫外波段尤為突出，因此可以通過計算紫外波段的吸收性氣溶膠指數(shù)(AAI)來反映霾區(qū)的影響范圍和程度。圖3a是2016年1月14日霾事件發(fā)生期間的霾監(jiān)測圖像實例。由圖可見，華北、黃淮等地出現(xiàn)了中到重度霾天氣，在圖中表現(xiàn)為灰黃色。在霾影響區(qū)域，吸收性氣溶膠指數(shù)超過了3.5（圖3b），說明這次污染過程受吸收性氣溶膠影響十分明顯。

隨著工藝的進(jìn)步，新一代靜止氣象衛(wèi)星FY-4/AGRI搭載的儀器也增設(shè)了適合氣溶膠參數(shù)反演的通道，其氣溶膠光學(xué)厚度產(chǎn)品值的高低（圖4）也能很好地反映出大氣中氣溶膠的含量，對灰霾的定量觀測具有十分重要的參考價值。

（四）沙塵監(jiān)測

沙塵天氣是由于強(qiáng)風(fēng)將地面大量松軟沙土或塵埃卷入空中而形成的，沙塵天氣會使空氣混濁、水平能見度降低，是我國北方春季主要的災(zāi)害性天氣之一。沙塵暴經(jīng)常發(fā)源于人跡罕至的荒漠地區(qū)，地面觀測很難獲得沙塵的輸出源頭，而氣象衛(wèi)星則可以觀測到荒漠地區(qū)從地面起沙到空中傳輸?shù)娜^程。大氣中的沙塵由沙粒、塵土等礦物質(zhì)組成，它們會吸收和散射太陽的短波輻射及地面和云層發(fā)射的長波輻射，這就使它有了自己獨(dú)特的光譜特征。通過比對沙塵暴光譜特征與其他光譜特征的差異，就可以對沙塵暴進(jìn)行監(jiān)測。在氣象衛(wèi)星觀測的不同探測通道數(shù)值組合的彩色衛(wèi)星圖像中，我們可以通過顏色、紋理和邊界形狀等特征識別出沙塵暴區(qū)域。同時，還可以利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)定量計算出沙塵的光學(xué)厚度、沙塵粒子有效半徑、大氣中的載沙量、沙塵頂高度等信息。通過多個時次的衛(wèi)星圖像對比分析，還可以監(jiān)測沙塵暴的發(fā)源地、移動路徑、覆蓋范圍、影響面積，進(jìn)而跟蹤沙塵暴的發(fā)生和發(fā)展變化。

2018年10月19日新疆東部、甘肅西部以及內(nèi)蒙古西部等地出現(xiàn)沙塵天氣。利用FY-3C氣象衛(wèi)星監(jiān)測顯示（圖5a、圖5b）：沙塵區(qū)主要位于南疆盆地東部和哈密地區(qū)、甘肅酒泉和張掖、內(nèi)蒙古阿拉善等地，部分沙塵區(qū)上空有云覆蓋。經(jīng)估算，衛(wèi)星可視的沙塵區(qū)面積約為17.4萬平方千米。

圖5 a FY-3C氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測圖像（2018年10月19日12:25）

圖5 b FY-3C氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測示意圖像（2018年10月19日12:25）

（五）干旱監(jiān)測

干旱是波及范圍廣、對人們的生產(chǎn)生活影響嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。利用氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)可以對大范圍的干旱事件進(jìn)行客觀、高效的監(jiān)測評價。衛(wèi)星遙感可見光、近紅外和遠(yuǎn)紅外波段干旱監(jiān)測技術(shù)，為區(qū)域旱情動態(tài)監(jiān)測提供了有效手段?？梢姽獾竭h(yuǎn)紅外的多光譜遙感監(jiān)測土壤水分和干旱的方法主要分為三種，包括利用可見光和近紅外波段進(jìn)行檢測，基于遠(yuǎn)紅外波段的熱慣量方法，綜合利用可見光、近紅外和遠(yuǎn)紅外資料的監(jiān)測。目前，由于植物-土壤-水分系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得衛(wèi)星遙感干旱監(jiān)測存在一定的難度和不確定性。各種監(jiān)測模型有其適用的季節(jié)和區(qū)域，還沒有一個適用于全年、全國范圍的模型。在國家衛(wèi)星氣象中心干旱監(jiān)測業(yè)務(wù)中，基于極軌氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用熱慣量法和供水植被指數(shù)法等方法對全國范圍進(jìn)行全年干旱監(jiān)測，并以垂直干旱指數(shù)方法對區(qū)域干旱事件進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，同時結(jié)合基于靜止衛(wèi)星資料的相對蒸散法作為干旱監(jiān)測的一部分。另外，基于被動微波遙感資料反演的土壤水分信息可以更加直接地反映區(qū)域的干旱情況，這種方法較少受到云層的干擾，具有近全天候的特點(diǎn)，在干旱監(jiān)測中應(yīng)用也越來越廣泛。

2018年5月上旬東北和內(nèi)蒙古地區(qū)降水偏少，出現(xiàn)不同程度旱情。FY-2E衛(wèi)星地表相對蒸散距平百分率監(jiān)測結(jié)果顯示（圖6），東北地區(qū)西部、內(nèi)蒙古中部和東南部的地表相對蒸散值較常年仍明顯偏低，土壤水分供應(yīng)狀況較差。FY-3B氣象衛(wèi)星微波成像儀（MWRI）反演的地表土壤水分可以指征地表0-5cm的土壤體積含水量，利用FY-3B微波成像儀5月9-13日數(shù)據(jù)制作的土壤水分監(jiān)測圖顯示（圖7），東北地區(qū)西部和內(nèi)蒙古中東部的土壤水分仍較低，有旱情發(fā)生。

（六）森林草原火災(zāi)監(jiān)測

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害。我國森林總面積較少，但分布范圍十分廣闊，數(shù)百萬平方千米地域內(nèi)，森林覆蓋度疏密不均。我國的草原更是非常遼闊，約占國土面積40%?；鹎楸O(jiān)測一直是森林草原防火工作的重要組成部分。風(fēng)云氣象衛(wèi)星具有視野寬廣、觀測頻次較密、對地面高溫?zé)嵩疵舾械奶攸c(diǎn)，已經(jīng)在森林草原火情監(jiān)測及評估中發(fā)揮了重要作用。由于火點(diǎn)引起中紅外波段計數(shù)值急劇變化，造成與周圍像元的明顯反差，因此使用人機(jī)交互方式可以較容易地識別火點(diǎn)。同時，利用風(fēng)云氣象衛(wèi)星的可見光和近紅外通道對云、水體、植被等敏感的特性，生成由中紅外、近紅外、可見光通道組成的多光譜彩色合成圖，其效果明顯好于單通道的火點(diǎn)顯示。根據(jù)火點(diǎn)在中紅外波段引起輻射率和亮溫急劇增大這一特點(diǎn)，可將中紅外亮溫與周圍背景像元亮溫差異，以及中紅外與遠(yuǎn)紅外亮溫增量差異作為計算火點(diǎn)自動判識的主要參數(shù)。

圖6 FY-2E氣象衛(wèi)星東北、內(nèi)蒙古地區(qū)地表相對蒸散距平百分率圖（2018年5月1日-10日）

圖7 FY-3B/MWRI土壤水分監(jiān)測圖（2018年5月9日-13日）

風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星的中紅外通道空間分辨率大多為1000米，這樣一個像元的面積就是1平方千米。通常森林草原火災(zāi)明火區(qū)的面積沒有這么大，經(jīng)過研究和試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)明火區(qū)的面積達(dá)到100平方米時，氣象衛(wèi)星就可以監(jiān)測到。隨著風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星的發(fā)射，我國森林草原火災(zāi)監(jiān)測的時效性大大提高，可以實現(xiàn)15分鐘獲得一次全國的森林草原火情監(jiān)測信息。氣象衛(wèi)星不但可以快速發(fā)現(xiàn)森林草原火災(zāi)的明火信息，還可以對森林草原火災(zāi)的過火面積進(jìn)行估算，在火災(zāi)損失評估中起到重要作用。當(dāng)森林草原火災(zāi)發(fā)生后，將直接破壞地表森林和草地的覆蓋狀況，過火區(qū)可見光和近紅外的光譜特征發(fā)生明顯變化。氣象衛(wèi)星不但可以監(jiān)測到我國的火點(diǎn)，還可以實現(xiàn)對世界范圍各個地方森林草原火災(zāi)的快速監(jiān)測。每年春季，在蒙古國靠近我國東北地區(qū)的區(qū)域經(jīng)常會發(fā)生草原火災(zāi)。由于大風(fēng)的影響，草原火災(zāi)可能會向我國邊境蔓延。氣象衛(wèi)星每天都會對這些區(qū)域進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，將火災(zāi)發(fā)生的位置、距離我國邊境的最短距離、可能蔓延到我國邊境的時間等信息，實時傳送給相關(guān)部門。近年來，國外很多國家都向我國提出了氣象衛(wèi)星火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)援助需求。比如印度尼西亞“燒芭”活動造成馬來西亞空氣質(zhì)量下降，馬來西亞請求中國為其提供了衛(wèi)星遙感火情監(jiān)測軟件平臺和數(shù)據(jù)支持。

圖8 風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星森林火情監(jiān)測多通道合成圖（2017年6月4日14時05分）

圖8為風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星2017年6月4日14時火情監(jiān)測圖，可以看出山東省青島平度市有一處火點(diǎn)，位于東經(jīng)119.97度，北緯36.93度，經(jīng)估算明火區(qū)面積約1.66公頃，地理信息顯示，該處火點(diǎn)的土地覆蓋類型為林地。

（七）雪災(zāi)監(jiān)測

過量的積雪對社會經(jīng)濟(jì)和人們?nèi)粘Ｉ顜聿涣加绊?，形成白?zāi)或雪災(zāi)。利用風(fēng)云氣象衛(wèi)星遙感資料開展積雪監(jiān)測，分析積雪動態(tài)變化對于氣候分析、水文研究以及防災(zāi)減災(zāi)等都具有十分重要的意義。國家衛(wèi)星氣象中心自20世紀(jì)90年代以來便開展了積雪監(jiān)測業(yè)務(wù)。衛(wèi)星遙感積雪監(jiān)測原理和方法主要包括了積雪信息提取方法、積雪深度估算方法以及多種積雪監(jiān)測產(chǎn)品制作方法。衛(wèi)星遙感積雪判識主要根據(jù)積雪在可見光、近紅外、短波紅外以及遠(yuǎn)紅外通道的光譜特性，采用多通道閾值法提取出積雪信息，進(jìn)而獲取積雪覆蓋范圍及面積等?；诳梢姽?、近紅外及短波紅外資料的積雪深度估算原理主要基于積雪反射率、積雪覆蓋率與積雪深度之間的相關(guān)關(guān)系。一方面，可見光對較薄的雪層具有一定的穿透性，并且積雪反射率受到積雪性質(zhì)的影響，主要體現(xiàn)在積雪粒徑和觀測角度上，造成粒徑的變化主要有積雪中水的含量（干雪、濕雪）和積雪老化程度（新雪、舊雪），觀測角度則體現(xiàn)了積雪在反射上的各向異性特征。另一方面，衛(wèi)星觀測積雪像元在大多數(shù)情況下為混合像元，積雪深度越大，積雪覆蓋率越大，相應(yīng)的積雪像元反射率也越大，三者之間存在較好的關(guān)系。積雪覆蓋率和積雪像元反射率受到下墊面條件包括地形、植被覆蓋率、土地覆蓋類型等影響，在相同積雪深度不同下墊面條件下，積雪覆蓋率和積雪像元反射率差異較大。因此，在一定積雪深度范圍內(nèi)，積雪深度與積雪反射率或積雪覆蓋率之間存在較好的關(guān)系，可以利用這三者間的關(guān)系，考慮積雪下墊面、積雪性質(zhì)以及積雪觀測角度等的影響，估算出積雪深度。

圖9為利用風(fēng)云三號衛(wèi)星VIRR數(shù)據(jù)對我國東部地區(qū)出現(xiàn)的大范圍降雪及雨雪天氣積雪監(jiān)測圖。在風(fēng)云三號12月30日東部地區(qū)積雪監(jiān)測圖中可見，華北、華東等地有較大范圍積雪，影響地區(qū)包括山東全境等地。與25日東部地區(qū)積雪監(jiān)測圖對比分析可見，山東等地出現(xiàn)較大范圍的新增積雪。

在有云層覆蓋的天氣下，可以利用風(fēng)云三號衛(wèi)星MWRI獲取積雪覆蓋信息，還可以計算雪深和雪水當(dāng)量等參數(shù)。雖然微波成像儀資料的空間分辨率相對較低，但彌補(bǔ)了光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)無法獲得云層覆蓋下的地表信息。

圖9 風(fēng)云三號衛(wèi)星積雪監(jiān)測圖

（八）洪澇監(jiān)測

洪澇災(zāi)害在我國發(fā)生頻率高，危害程度大。風(fēng)云氣象衛(wèi)星可獲得洪澇災(zāi)害發(fā)生前后的江、河、湖泊和水庫等水體的空間分布和面積，對洪澇災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測和評估，可以為政府部門制定防災(zāi)減災(zāi)決策提供信息支持。水體對0.4μm至2.5μm電磁波長范圍的吸收作用明顯強(qiáng)于絕大多數(shù)其他地物，其在近紅外及中紅外波段的反射能量很少，而植被和土壤在近紅外和中紅外這兩個波段吸收能量較少?；谶@個原理，可以比較容易地在氣象衛(wèi)星圖像上提取水體信息。在2013年東北松花江流域洪澇災(zāi)害監(jiān)測、2016年長江流域中下游洪澇災(zāi)害（圖10）監(jiān)測工作中，基于風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星等資料制作了大量監(jiān)測圖像圖形產(chǎn)品和分析報告，為洪澇災(zāi)害防御決策服務(wù)提供了衛(wèi)星遙感監(jiān)測信息。

同時，利用風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星的全球觀測能力，我國氣象部門也對國外的重大洪澇災(zāi)害事件積極開展監(jiān)測。2015年夏季緬甸發(fā)生了重大洪澇災(zāi)害，緬甸政府希望我國提供衛(wèi)星遙感洪澇災(zāi)害監(jiān)測支持。我國氣象部門立即響應(yīng)，向緬甸政府發(fā)送了洪澇災(zāi)害監(jiān)測信息。在2010年夏季巴基斯坦洪澇、2011年夏季泰國洪澇災(zāi)害、2017年夏季美國颶風(fēng)導(dǎo)致的洪澇災(zāi)害中，我國氣象部門都進(jìn)行了有效監(jiān)測，提高了風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星在國際上的知名度。

圖10 風(fēng)云氣象衛(wèi)星監(jiān)測湖北省孝感市洪澇水體變化專題圖（2016年07月22日11：16/2016年06月17日14：00）

風(fēng)云氣象衛(wèi)星自然災(zāi)害監(jiān)測應(yīng)用展望

風(fēng)云氣象衛(wèi)星在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用，除了本文介紹的臺風(fēng)、暴雨、霧霾、沙塵、干旱、森林草原火災(zāi)、雪災(zāi)、洪澇等自然災(zāi)害監(jiān)測，風(fēng)云氣象衛(wèi)星在火山爆發(fā)、水體藻類水華、冰凍、高溫?zé)崂说葹?zāi)害監(jiān)測中都有廣泛的應(yīng)用。風(fēng)云氣象衛(wèi)星改變了我們以前以國外衛(wèi)星資料為主進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測的局面。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，防災(zāi)減災(zāi)工作對衛(wèi)星遙感的應(yīng)用需求將會越來越旺盛。進(jìn)一步發(fā)展風(fēng)云氣象衛(wèi)星綜合探測能力，提高定量應(yīng)用水平，更好地發(fā)揮氣象衛(wèi)星在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的作用，還有很多工作需要開展。

1）氣象衛(wèi)星發(fā)展了幾十年，積累了大量的歷史數(shù)據(jù)，同時氣象衛(wèi)星又在不斷地獲取新的數(shù)據(jù)。對長時間序列氣象衛(wèi)星遙感資料進(jìn)行深加工處理，基于這些資料開展自然災(zāi)害的時空分布特征和驅(qū)動因子分析研究，可為更加全面和準(zhǔn)確地開展災(zāi)害監(jiān)測服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

2）近些年來，我國已經(jīng)逐步建立起包括氣象、海洋、資源、環(huán)境和減災(zāi)等多個對地觀測衛(wèi)星遙感系列，高空間分辨率衛(wèi)星遙感資料獲取途徑便捷性和時效性在不斷提高。開展綜合利用風(fēng)云氣象衛(wèi)星和我國自主研發(fā)的其他系列衛(wèi)星資源應(yīng)用方法研究和監(jiān)測評估新產(chǎn)品研發(fā)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，可進(jìn)一步提高我國衛(wèi)星遙感對災(zāi)害監(jiān)測評估的精細(xì)化水平。

3）氣象衛(wèi)星在被動遙感儀器繼續(xù)使用的同時，測雨雷達(dá)、激光雷達(dá)、散射計等主動遙感儀器也逐步開始試驗試用。融合處理微波、紅外、可見光多頻段多通道資料，以及主動與被動遙感數(shù)據(jù)，可更加準(zhǔn)確地獲取全球大氣、海洋和陸地定量信息，提高災(zāi)害監(jiān)測評估精度。

4）氣象衛(wèi)星資料反演技術(shù)與數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù)、陸面模型同化技術(shù)的結(jié)合以及其應(yīng)用的不斷深入，將提高自然災(zāi)害的監(jiān)測評估精度，為災(zāi)害的預(yù)測提供信息支撐，為防災(zāi)減災(zāi)工作提供更加科學(xué)準(zhǔn)確的決策依據(jù)。