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上一版3  4下一版 2013年10月2日 星期 放大 缩小 默认
风云三号,在太空“守护”地球
本报记者 鲍晓倩

2013年9月23日上午11时07分,我国“风云三号”03星在太原卫星发射中心搭乘“长征四号丙”运载火箭发射,成功进入预定轨道。

风云气象卫星对于我们意味着什么?它们对地球的作用可以用“守护”来形容,全天24小时不间断地监测地球家园的天气和环境变化。“风云三号”是我国第二代极轨气象卫星,目标是实现在全球大气和地球物理要素的全天候、多光谱和三维观测。这也就意味着,“风云三号”为我们的数值天气预报提供气象参数,它们还实时监测着地球大范围的自然灾害和生态环境变化,同时为研究全球环境变化、探索全球气候变化规律以及海洋、农业、林业、航空和军事等部门提供气象信息。

我国早在20世纪70年代就开始发展气象卫星,截至目前已发射了12颗气象卫星,分别实现了极轨卫星和静止卫星的业务化运行,是继美国、俄罗斯之后第三个同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的国家。

◆ 1988年9月7日,中国启用“长征四号”火箭,在太原卫星发射中心成功地发射了一颗实验性气象卫星“风云一号”。这是中国自行研制和发射的第一颗极地轨道气象卫星。

◆ 1997年6月10日,风云二号A静止试验气象卫星成功发射,这标志着我国成为少数几个同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的国家之一。

◆ 第二代极轨气象卫星风云三号A星于2008年5月成功发射。因为恰逢奥运会之前发射,大家称它为“奥运星”。

◆ 2010年11月5日,风云三号B星发射成功,与风云三号A星共同实现了我国极轨气象卫星上、下午星组网观测,将全球观测时间分辨率从12小时提高到6小时,气象灾害监测时效提高了1倍。

◆ 第二代静止气象卫星——风云四号计划2015年发射,和欧美同时实现下一代卫星的发展。

“风云”家庭 迎来二代极轨上午星

“风云三号”03星成功发射后,我国有四颗静止卫星、三颗极轨卫星在轨运行。中国气象局副局长宇如聪表示,从风云一号到三号,我国气象卫星系统无论是载荷的数量还是卫星的质量,都发生了翻天覆地的变化,“风云三号”03星的成功发射,标志着我国第二代极轨气象卫星达到稳定的可满足业务需求状态,为我国极轨气象卫星达到国际先进水平奠定了良好基础。

“风云三号”系列和第一代极轨卫星相比有四个技术上的跨越:单一载荷探测变为多载荷综合探测;仪器最高空间分辨率从公里级提升到百米级;观测能力从简单的平面成像发展成垂直立体探测;地面系统接收能力从国内拓展到海外。

“风云三号”A星和B星为试验星,分别于2008年5月27日和2010年11月5日成功发射。作为业务星的首发星,“全新出发”的风云三号03星充分继承了A星和B星的成熟技术,核心遥感仪器技术状态在原有基础上进一步提升性能。

国家卫星气象中心副主任张鹏介绍,“风云三号”03星上搭载了12台套遥感仪器,包括:可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波温度计、微波湿度计、微波成像仪、中分辨率光谱成像仪、紫外臭氧垂直探测仪、紫外臭氧总量探测仪、地球辐射探测仪、太阳辐射测量仪、空间环境监测仪器包和全球导航卫星掩星探测仪。其中,微波温度计和微波湿度计升级为II型,进一步提高了空间探测精度;全球导航卫星掩星探测仪为新增载荷。

“风云三号”03星的主要任务则有四个:一是获得全球观测资料,为天气预报,特别是为中期数值天气预报提供全球的大气温、湿廓线以及云、地表辐射等气象参数,提高预报的时效和准确率;二是作为一颗上午星,与“风云三号”B星(下午星)组成极轨观测星座,监测大范围气象及其衍生自然灾害和生态环境变化;三是结合前期诸多卫星观测资料,监测全球环境变化,为研究全球气候变化规律,气候诊断和预测提供地球物理参数;四是为航空、航海、农业、林业、海洋、水文等国民经济多领域提供全球及区域气象信息。

为何极轨卫星要分为上午、下午星呢?

张鹏表示,对于极轨卫星而言,一颗卫星每12小时可以观测特定地区一次,而气象卫星主要监测天气系统,大气状态,在上、下午时间段差异很大。因此,极轨气象卫星采用组网观测方式,“上午”过境一颗卫星、“下午”过境一颗卫星,再加上夜间两次过境,其全球观测数据的时间分辨率可达6小时。

“无一漏网”的台风 登陆预报将更精确

“风云三号”03星的成功发射对于我国气象业务应用又将有哪些影响?

国家卫星气象中心主任杨军介绍,“风云三号”03星经过在轨测试后,将接替同为上午星的A星作为主业务卫星,与B星共同组网,进一步强化我国极轨气象卫星的业务布局,使我国全球观测数据的时间分辨率从12小时提高到6小时。

值得一提的是,与A、B星相比,“风云三号”03星增添了新“武器”——全球导航卫星掩星探测仪,以提升全球大气三维和垂直探测能力。张鹏介绍说,该探测仪可以利用全球导航卫星的信号来进行中高层大气探测,不仅能够利用全球卫星定位系统(GPS),还可以利用我国自主研发的北斗卫星导航系统进行探测。

“此外,微波载荷的通道设计大幅提高,微波湿度计的探测通道从5个提升到15个,微波温度计的探测通道从4个提升到13个,通道的提升使得探测大气的温度和湿度廓线能力大幅提升。”杨军说。

风云气象卫星的作用,从台风预报中可见一斑。今年9月2日,风云卫星捕捉到热带气旋“桃芝”的身影,从“风云三号”B星的监测图像可以看出,“桃芝”缓慢向东北移动,中心南侧对流云系发展旺盛,北侧和西风带云系连接在一起。在气象卫星问世之前,我们想要如此清晰地掌握台风动向难如登天——台风来自海洋,是常规气象观测的盲区。

“自从有了风云卫星,影响和登陆我国的台风无一漏网。”“风云三号”气象卫星地面应用系统原总设计师董超华研究员说,利用风云卫星不仅可以发现台风的生成,而且可以准确确定台风中心位置,估计台风强度,计算台风移向移速,综合各种资料预测台风登陆的时间、地点和登陆后可能造成的降水强度、范围。

而由于“风云三号”03星探测通道的大幅提升,台风登陆的预报将更精确。“风云三号”气象卫星地面应用系统总指挥卢乃锰说:“以前国产气象卫星很难探测到台风的暖心结构,而能否准确探测到暖心结构对于气象工作者分析、研究台风的发生、发展、消亡过程起着至关重要的作用。03星探测通道的增加,可以有效弥补这一不足,对台风登陆的预报有关键性的作用。此外,在对暴雨等一些灾害性天气的观测中,通道的增加也有重要的意义。”

当然,台风监测仅仅是风云卫星应用的一部分,在洪涝、火灾、大雾、沙尘暴、干旱等多种灾害监测中,风云卫星同样以其空间、时间分辨率高的优势,提供强有力的支持。

2013年夏季刚刚过去的高温天气中,“风云三号”卫星就利用其广阔的视野,对全球白天和夜间的地表温度进行逐旬监测,发现全球大部分地区都在高温“炙烤”之下,而夜间升温更为明显,为预报员准确研判天气形势提供了重要依据。

“风云”气象卫星 不断走向世界

“‘风云三号’03星经过在轨测试并投入业务运行后,有望提供更加稳定、质量更好、精度更高的卫星观测数据和产品,其业务水平将进入国际同类卫星先进行列。”杨军介绍,极轨气象卫星最重要的使命就是解决全球数值预报模式初始场资料的问题。03星接替A星,并与B星组网观测后,将大幅度提升全球大气参数探测能力,进而为数值预报模式提供更加稳定和优质的卫星数据,促进我国数值预报模式的发展,提高气象预报预测准确率。而A星和B星的实际运行情况表明,“风云三号”卫星的整体技术水平已大幅度缩短了与国际先进水平的差距。

事实上,随着我国静止和极轨气象卫星的相继成功发射,我国风云卫星在国际上的影响与日俱增,地位不断提高。

从2000年开始,世界气象组织将我国“风云一号”、“风云二号”和“风云三号”气象卫星列入全球气象卫星业务观测系统,大量国际用户直接接收和利用我国的风云卫星资料。据不完全统计,目前接收中国气象卫星资料的国家和地区达70多个。

如今,我国已成为同时拥有静止气象卫星和极轨气象卫星的少数国家和地区之一,风云系列气象卫星已被列入全球对地观测业务卫星序列,与欧美气象卫星一起,形成了对地球大气、海洋和地表环境的全天候、立体、连续观测的卫星观测网,大大增强了人类对地球系统的综合探测能力。基于国际互联网技术的风云卫星数据存档与服务系统则向国内外用户提供网络数据下载服务,用户遍及气象、海洋、农业、环保、水利、交通、科技、教育等部门,达到国际领先的卫星数据共享服务水平。

与此同时,作为全球气象卫星大家庭的一员,风云卫星积极展开国际合作。今年8月16日,中国气象局就成功申请并启动国际减灾宪章,利用别国雷达卫星,对东北地区洪水开展实时监测,为防洪减灾决策提供了科学依据。

根据《“十一五”和2020年前我国气象卫星发展规划》,我国正在研制和发展下一代静止气象卫星“风云四号”。“风云四号静止气象卫星的研制,完全瞄准国际先进水平,和欧美同步,风云四号试验星有望在2015年择机发射。此外,我们还在进行一些专门的气象探测卫星的预先研究。”张鹏充满信心地表示,在不远的将来,我国的气象卫星技术和水平将实现更大的突破和跨越。

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