云开雾散、雨落天晴，万般气象变化，都逃不过风云系列卫星的一双双“千里眼”“顺风耳”。12月11日，风云家族又添新成员，我国新一代静止气象卫星风云四号01星搭乘长征三号乙遥42运载火箭，在西昌卫星发射中心发射成功，这颗升级换代后的卫星自带了些什么样的新技能？它将如何引领气象工作者们探索云迹、“精算”天气？请听《经济日报》记者为您详说。

风云助威，气象探索睁开“天眼”

我国气象卫星发展已经有将近40年的历史。1988年9月，当风云一号首星发射的消息传来，气象工作者十分高兴，他们知道，气象业务发展的新时代已经到来。

中国工程院院士许健民告诉《经济日报》记者，在没有气象卫星以前，我国只能依靠气象站观测的资料来了解分析天气，但地球上70%的海洋以及没有观测站的高山、湖泊、荒漠等都是盲区，很多地方的天气情况根本无从知晓。偌大的地球，有气象资料的地方占比很小。

即便是在建立了观测站的地方，观测频次也很低。“探空资料，1天2次，时间是0点和12点。地面资料，全球交换发报的3小时1次，1天8次，还有1小时1次的航空报，只有地面资料。”许健民说。那时，气象业务的开展面临着诸多限制，预报员们常常苦于资料太少、频次太低而望天兴叹。单纯气象站的观测已经远远不能满足预报需求，他们急需借一双“慧眼”摸清风云的变幻。

可喜的是，我国终于有了自己的气象卫星，一切改变从此开始。“我国不但能获取全球观测资料，而且观测时间、空间分辨率在不断提高，从图像观测逐步到三维探测和全天候观测，天气的连续演变也尽在掌握之中。”许健民说。

除了观测范围和频次的变化，气象卫星还使得观测的手段多样化。国家卫星气象中心副主任、风云四号地面应用系统总指挥魏彩英介绍，卫星可以实现定时、定量的观测，除了人们熟悉的卫星云图外，用户还可以得到云、气溶胶、辐射、降水、云导风等多种定量反演产品。

如今，风云家族越来越壮大，已经有14颗气象卫星成功发射。其中风云一号卫星成功发射4颗；风云二号卫星成功发射7颗，4颗在轨运行；风云三号卫星成功发射3颗，均在轨运行，形成了极轨气象卫星和静止轨道气象卫星两大系列。

据国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍，极轨气象卫星方面，实现了风云三号卫星全面取代风云一号卫星，3颗极轨气象卫星在轨运行，上、下午星组网观测，完成了极轨气象卫星升级换代。静止轨道卫星方面，4颗风云二号在轨运行，形成了“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”的业务运行格局。

这些卫星大大促进了天气预报业务的发展，实现了对台风、暴雨、大雾等气象灾害的有效监测。以台风监测为例，从1998年风云二号卫星投入运行以来，截止到2016年底，在西太平洋生成台风444个，登陆或影响我国的168个台风监测实现了全覆盖。风云三号卫星则可实现我国沙尘暴的预报及其发生、发展、演变和消亡整个生命史。风云气象卫星资料的加入，使台风预报准确率连年提升，为我国防灾减灾、应对气候变化、生态文明建设等保驾护航。

自主创新，风云四号携带神秘技能

12月11日，风云四号气象卫星带着各种高超技能发射升空，它成功突破了代表国际最前沿的高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术，填补了多项国内空白，成为当今最先进的气象卫星。

据风云四号地面应用系统总师张志清介绍，与风云二号相比，同样是静止轨道卫星的风云四号确实先进很多。“风云二号是单一载荷，且辐射成像仪只有5个通道，这5个通道就相当于5种颜色的眼镜，不同的眼镜可以看到不同的大气和地物目标特征。风云四号携带了多个载荷，从单个仪器观测走向了综合观测，辐射成像仪与风云二号相比，从5个通道变成14个通道，相当于多了9副眼镜，它能看到的大气和地物目标更多。”张志清说。

“风云四号”不但可以水平搜索，而且有三维垂直大气探测能力。其携带的干涉式红外大气探测仪属于高光谱的大气探测仪器，可以解决晴空大气温、湿度三维廓线的探测，获取大气的温度、湿度的垂直结构观测数据，其光谱分辨通道数超过1600个，这也是世界上第一个在静止轨道上采用高光谱的红外探测仪器。

风云四号还携带了特别针对闪电的成像仪。“闪电是强对流天气系统的示踪信号，能够表述强对流天气的发展。有了这个仪器，在静止轨道上能够实现对闪电的连续不断监测。”张志清说。

“静止气象卫星的轨道不仅是天气观测的优选平台，也是空间天气观测的一个理想平台。”为了能更加了解万千气象，风云四号坚持能多看一眼就多看一眼，不但盯紧地球上的天气状况，还时刻不忘对空间天气灾害的监测。在风云四号的身上，还“自备了”空间环境监测仪器包，对空间天气进行观测。

带着诸多的宝贝定点在赤道上空约3.6万公里的地方，虽然在人们的印象里，那片遥远的地方神秘而又安宁，但实际上卫星的工作环境非常“艰苦”。

张志清介绍，由于是三轴稳定，风云四号有一个固体的对地面，这个面就像人的眼睛一样，永远可以盯着地球。此外，还有一个对立面的存在。面向太阳的一边，温度能达到100℃至200℃；面向地球照不到太阳那一边，温度则达到零下100℃至零下200℃。巨大的温度梯度要分布在这样一个航天器上，不但平台容易发生热变形，平台上仪器的指向也会发生偏差，所以，在“风云四号”发射以后，要通过一段时间在轨测试掌握卫星运行基本规律，克服诸多技术难点，才能真正投入使用。

应用广泛，观测更清更快更准

升级换代的气象卫星将全面应用于天气预报各种业务观测，为灾害及环境监测、人工影响天气、大气科学前沿性探索、空间天气研究等提供有力支持。

魏彩英告诉记者，如果说，上一代卫星实现了图像高清版，那风云四号就是超清版，空间分辨率更高。比如风云二号原来可见光的分辨率是1.25公里，红外是5公里；到了风云四号，可见光的分辨率可以达到500米，红外达到2至4公里。

在看得更清的同时，风云四号时间分辨率也大大提高了，看得更快了。原来的卫星是半个小时才拍摄一张圆盘图，现在15分钟就可以拍摄一张圆盘图，如果1000公里乘1000公里区域，观测时效只需一分钟。这就为预报员提供了前所未有的观测资料，让他们可以更好地观测难以捕捉的局地中小天气系统。

此外，在短临天气预报，特别是定时、定点和定量的天气预报方面，风云四号还将大展身手，提高这些老大难预报的精准度。“成像和垂直观测相结合，就好比医生不仅有了X光片，同时还有了CT片，获得了不同层次的切片数据，对于病情的判断就更加准确了，这是一个革命性的跨越。可以说，风云四号卫星是提高天气预报准确率的重器。”中央气象台首席预报员、风云四号卫星应用首席专家许映龙兴奋地说。

“再加上闪电成像仪，每两毫秒一帧的闪电探测，对观测区域内闪电的总量以及强度都有直观的监视。这些在数值预报尤其区域数值预报方面都会有非常广阔的应用前景，会给预报员一个崭新的视角，发挥出新的应用效益。”魏彩英说。

此刻，风云四号已经在遥远的太空笑瞰风云，成为“天基”观测手段里的利器。它满足了我国日益增长的天气预报、气候预测和环境监测等方面的迫切需求，保证我国静止轨道气象卫星在轨业务运行和应用服务的连续性，迅速提升我国在实时、动态气象观测方面的能力。

然而，气象科学探索对高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率以及灵活机动的观测能力没有止境，技术进步将永远在路上。“为进一步提高观测能力，未来，会在天气观测卫星星座、气候观测卫星星座以及大气成分探测卫星等方面进行规划设计。另外从探测手段上，目前都是被动观测手段，未来，我们还要发展主动探测业务。主、被动相结合的综合观测能力，将会大大提高多种观测要素的探测精度和效率。”魏彩英说。

据悉，我国气象卫星的后续发射计划包括“风云三号”D星、E星、F星，“风云四号”B星、C星。另外，还将发展我国静止轨道风云四号微波星等。中国气象局在滚动制定我国气象卫星及其应用发展十年规划，发展规划也被纳入《我国民用空间基础设施发展规划》，成为我国大气、陆地、海洋对地观测卫星系统的重要组成部分。