氣象衛(wèi)星在環(huán)境監(jiān)測中的重要性

賈辰昊

摘 要：在環(huán)境監(jiān)測過程中，氣象衛(wèi)星是環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測和采集的重要技術(shù)手段，隨著氣象衛(wèi)星技術(shù)水平的提高，其發(fā)揮的作用也越來越顯著。本文首先對(duì)氣象文星在環(huán)境監(jiān)測中的重要性進(jìn)行分析，進(jìn)而研究氣象衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，包括氣象衛(wèi)星地面系統(tǒng)、信息服務(wù)、數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)運(yùn)行等方面的應(yīng)用，從而更好的認(rèn)識(shí)氣象衛(wèi)星的重要性。

關(guān)鍵詞：氣象衛(wèi)星 環(huán)境監(jiān)測 重要性

前 言

通過學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，我們了解到由我國自主研發(fā)的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星，已經(jīng)有超過40年的運(yùn)行歷史，在氣象監(jiān)測和環(huán)境污染控制等方面，都發(fā)揮出了重要作用。在40多年的發(fā)展過程中，風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星的功能作用也不斷完善，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，廣泛應(yīng)用到氣候、環(huán)境、能源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了技術(shù)支持。有必要對(duì)其應(yīng)用重要性進(jìn)行分析，并關(guān)注于氣象衛(wèi)星的技術(shù)發(fā)展。

一、氣象衛(wèi)星對(duì)于環(huán)境監(jiān)測的重要性分析

（一）氣象衛(wèi)星發(fā)展歷史研究綜述。國外關(guān)于氣象衛(wèi)星的研究工作起步較早，楊軍等人（2015）對(duì)美國氣象衛(wèi)星發(fā)展歷程進(jìn)行了研究。美國在1960年時(shí)成功發(fā)射第一顆極軌氣相衛(wèi)星TIROS-1號(hào)，首次捕捉到天氣系統(tǒng)完整衛(wèi)星云圖。此后幾年時(shí)間，美國共發(fā)射十顆試驗(yàn)衛(wèi)星，并開始著手先救NIMBUS系列文星，搭建極軌業(yè)務(wù)技術(shù)平臺(tái)。該階段氣象衛(wèi)星在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在氣相環(huán)境分析方面。1970年，美國開始研發(fā)具有全球覆蓋功能和自動(dòng)云圖傳輸功能的ITOS系列衛(wèi)星研發(fā)工作。1978年，具有標(biāo)志性的TIROS-N衛(wèi)星發(fā)射成功，利用紅外可見光技術(shù)和高分辨率輻射計(jì)，實(shí)現(xiàn)四通道采集傳輸，能夠觀測熱量溫度、對(duì)熱量手指進(jìn)行計(jì)算，并識(shí)別雪和海冰等。我國氣象衛(wèi)星研發(fā)工作相對(duì)起步較晚，但經(jīng)過幾十年的研究，成果也較為豐富。王曉海（2016）指出，我國第一顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星于1988年成功發(fā)射。風(fēng)云系列衛(wèi)星，從衛(wèi)星到地面的應(yīng)用系統(tǒng)，均為我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在此之后的短短二十年間，風(fēng)云二號(hào)、風(fēng)云三號(hào)、風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射，種類包括極軌氣象衛(wèi)星、靜止氣象衛(wèi)星等，為氣候和環(huán)境監(jiān)測提供了有力支持[1]。

（二）氣象衛(wèi)星的主要功能作用。風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星的功能較為完善，能夠滿足氣候監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測等各種類型的監(jiān)測任務(wù)。在指令收發(fā)站、控制中心、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)利用站等的共同配合下，可以及時(shí)接收到氣象衛(wèi)星采集到的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，確保其運(yùn)行穩(wěn)定性。不同種類的衛(wèi)星具有不同的功能作用，比如由兩顆靜止衛(wèi)星風(fēng)云二號(hào)組成的雙星業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以對(duì)我國及周邊范圍內(nèi)的天氣情況進(jìn)行監(jiān)測。其中，主業(yè)務(wù)衛(wèi)星工作在105°E方位，備份業(yè)務(wù)衛(wèi)星工作在86.5°E方位，能夠分別在汛期和非汛期執(zhí)行不同的觀測模式。兩顆衛(wèi)星每天能夠獲得28幅全圓盤圖和20幅北半球圖，對(duì)觀測區(qū)域進(jìn)行96側(cè)觀測。也就是說，每15分鐘就可以得到一幅云圖，極大的提升了天氣監(jiān)測能力，可以為預(yù)防臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害氣象提供保障[2]。

二、氣象衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

（一）地面系統(tǒng)的應(yīng)用。地面應(yīng)用系統(tǒng)是氣象衛(wèi)星的重要組成部分，直接決定這其使用功能。首先，地面應(yīng)用系統(tǒng)要對(duì)衛(wèi)星荷載情況進(jìn)行管理，并及時(shí)處理衛(wèi)星下傳的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，對(duì)其進(jìn)行分發(fā)和應(yīng)用。我國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星系統(tǒng)是由氣象局負(fù)責(zé)建設(shè)的，同時(shí)負(fù)責(zé)地面系統(tǒng)的運(yùn)行管理。具體由衛(wèi)星數(shù)據(jù)收發(fā)站接受衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。由運(yùn)行控制中心，對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，及時(shí)對(duì)其異常現(xiàn)象作出響應(yīng)。由數(shù)據(jù)處理中心對(duì)原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到價(jià)值含量較高的數(shù)據(jù)和圖表，直接發(fā)送給相關(guān)用戶。其中，數(shù)據(jù)處理工作技術(shù)難度最高，由氣象中心的工作人員負(fù)責(zé)處理，從遙感目標(biāo)地點(diǎn)提取大氣、云層、地表等定量參數(shù)。完成這些基本的運(yùn)行管理和數(shù)據(jù)處理工作后，可以分發(fā)給環(huán)境部門、農(nóng)業(yè)部門等業(yè)務(wù)部門，開展相應(yīng)的管理工作。

（二）氣象衛(wèi)星產(chǎn)品及信息服務(wù)。除上述觀測資料外，氣象衛(wèi)星還能夠提供許多產(chǎn)品和服務(wù)。比如風(fēng)云一號(hào)極軌衛(wèi)星，不僅能提供全球圖像，還能提供長波輻射、積雪覆蓋、海表溫度等重要的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。再比如，風(fēng)云二號(hào)靜止衛(wèi)星，可以提供多種圖像產(chǎn)品，包括水情監(jiān)測圖像、火情監(jiān)測圖像、干旱監(jiān)測圖像和亮度溫度圖像等。這些產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息服務(wù)功能是對(duì)外開放的，除了系統(tǒng)自身的實(shí)時(shí)廣播功能外，也能夠從互聯(lián)網(wǎng)中獲取，最大化滿足各地環(huán)境監(jiān)測部門的實(shí)際使用需求。特別是在環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測和環(huán)境污染檢測方面，采用其他監(jiān)測手段難以滿足覆蓋范圍和信息反饋及時(shí)性的要求，必須在氣象衛(wèi)星產(chǎn)品和信息服務(wù)的支持下，才能保證環(huán)境監(jiān)測及防控工作的順利開展。

（三）數(shù)據(jù)共享功能。氣象衛(wèi)星檢測到的數(shù)據(jù)是高度共享的，向社會(huì)公眾公布，方便林業(yè)森林火情控制、農(nóng)業(yè)水情調(diào)度等方面工作的開展。不僅如此，通過對(duì)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，還可以實(shí)現(xiàn)與外國衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享共用。在此方面，我國氣象局積極開展衛(wèi)星數(shù)據(jù)整編工作，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行長時(shí)間序列化處理，采取高精度的處理技術(shù)，面向用戶的實(shí)際數(shù)據(jù)使用需求，采取信息加工方法，實(shí)現(xiàn)了信息輸出與用戶需求的良好對(duì)接。另一方面，我國氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與美國、日本和歐洲氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的共享共用，通過WEB方式向全世界用戶提供氣象衛(wèi)星產(chǎn)品及信息服務(wù)。在此情況下，可以為全球范圍內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測和治理提供有力支持。

（四）實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用。目前氣象衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測的各個(gè)領(lǐng)域，包括氣候環(huán)境監(jiān)測、自然災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境污染檢測等等。其中許多環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)與國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)有直接關(guān)系，比如海上運(yùn)輸行業(yè)、礦山、林業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)等。通過采用氣相衛(wèi)星技術(shù)，可以對(duì)影響實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)的臺(tái)風(fēng)、暴雨、沙塵暴、洪澇、海冰等災(zāi)害氣象進(jìn)行預(yù)測分析，從而制定有效的應(yīng)對(duì)措施，最大限度的降低災(zāi)難損失?？傮w而言，氣象衛(wèi)星技術(shù)與生產(chǎn)生活息息相關(guān)，對(duì)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展都有重要作用，更是環(huán)境監(jiān)測工作不可缺少的技術(shù)手段。

結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)氣象衛(wèi)星的發(fā)展和工作作用進(jìn)行分析，可以看出氣象衛(wèi)星為環(huán)境監(jiān)測工作提供了多項(xiàng)技術(shù)服務(wù)，極大的提升了環(huán)境監(jiān)測能力。合理利用氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以做到對(duì)環(huán)境問題的實(shí)時(shí)監(jiān)測和提前處理，降低自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為環(huán)境治理等方面的工作提供依據(jù)。而且氣象衛(wèi)星運(yùn)行穩(wěn)定，可以為環(huán)境監(jiān)測工作的正常開展提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 金磊，趙鑫，全廣宇.氣象衛(wèi)星資料在森林環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（18）：147-148.

[2] 盧乃錳，鄭偉，王新，高玲，劉清華，武勝利，蔣建瑩，谷松巖，方翔.氣象衛(wèi)星及其產(chǎn)品在天氣氣候分析和環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用概述[J].海洋氣象學(xué)報(bào)，2017，37（01）：20-30.