第B04版:科技之窗

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2016年12月19日 星期一

 
 

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我国成功发射风云四号卫星

又是一个世界之最。12月11日,我国新一代静止气象卫星风云四号搭乘长征三号乙运载火箭,在西昌卫星发射中心成功发射。来自中国气象局的消息称,风云四号代表着当今气象卫星的最先进水平。其成功发射标志着我国静止轨道气象卫星实现了升级换代和技术跨越,将大幅度提高我国天气预报、气候预测能力。

观测能力是现有系统的上千倍

风云四号是我国首颗静止轨道上三轴稳定的定量遥感卫星,搭载了多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间天气监测仪等四种探测器,在多方面实现了重大技术突破。

与目前业务运行的风云二号卫星相比,风云四号配备的扫描成像辐射计通道数量增加了2.8倍,达到14个。

观测时间分辨率提高1倍,可每15分钟对东半球扫描一次,最快可以每1分钟生成一次区域观测图像。最高空间分辨率较之前提高了6倍,达到500米。

这些将以全新的方式揭示台风、暴雨、洪涝、森林火灾、沙尘暴和空间天气的变化规律。

风云四号搭载了世界首个静止轨道干涉式大气垂直探测仪,其光谱探测通道达到1700个,可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测,相当于对大气进行CT扫描。

这也是国际上静止轨道气象卫星的首次装载,将首次实现静止轨道大气高精度温度、湿度廓线探测,获取的高光谱大气数据,可进一步提高天气预报的准确性。

更直白地说,其观测能力是现有观测系统的上千倍,将极大提高天气预报准确率和精细化水平。

中国气象局副局长、风云四号卫星工程总指挥于新文说,风云四号突破了一个世界性的难题,解决了多个仪器同时工作所产生的相互干扰问题,成功将四大类载荷安装在同一个卫星平台上。

相较于其他国际先进水平静止气象卫星将成像仪器和探测仪器分置于两颗卫星的普遍做法,大大节省了研制成本,更重要的是,在世界上首次实现对大气的多手段综合观测。

能感知3.6万公里外湖水温度的变化

事实上,在风云四号之前,我国已成功发射了14颗气象卫星,其中7颗卫星在轨运行,成为世界上少数几个同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家。

国防科工局系统工程司副司长赵坚表示,极轨气象卫星已经实现了升级换代和上、下午星组网观测,如今,风云四号卫星的成功发射使静止轨道气象卫星也实现了升级换代,并形成了“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”的业务格局。

近年来,国际上新一代静止气象卫星呈竞相发展态势。日本和美国分别在今年11月2日和11月19日发射同类气象卫星。欧盟、俄罗斯、韩国、印度也计划于2017-2018年前后发射新一代静止气象卫星。

风云四号卫星与日本、美国2016年最新发射的葵花九号卫星、GOES-R卫星及欧洲正在研制的MTG等均属于新一代静止轨道气象卫星。

具体来看,风云四号的扫描辐射计技术指标与美国刚刚发射的GOES-R相当。

同时,星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K,也就是说,卫星对地面温度的测量误差小于1摄氏度,只要发生0.1摄氏度的变化就能感知出来。

有专家给出这样一个具象的说法:风云四号卫星需要在36000公里之外的赤道上空对湖水温度的测量绝对误差小于1摄氏度,同时,当湖水温度变化0.1摄氏度时能够准确感知出来。

卫星全圆盘成像时间15分钟,1000×1000公里区域观测能力3分钟,与欧美新一代静止轨道气象卫星相当。

此外,我国自主研制的闪电成像仪首次在轨应用,填补国内空白。一秒钟可以拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,这可以用来实现对强对流天气的监测与跟踪,提供闪电灾害预警,这也是国内首次应用。

革命性的跨越:提高天气预报准确率的重器

茫茫太空中的气象卫星就是敏于“察言观色”,洞察风云变幻的锐利“眼睛”。

气象卫星主要是通过卫星装载的各种探测仪器获得不同的卫星气象云图,然后通过云图反演出其他变量,并应用到天气预报模式中,再根据方程的运算得到未来的天气。

气象卫星云图可分为太阳同步轨道气象卫星云图和地球静止轨道气象卫星云图。不过,能用自己研制的卫星拍摄这两种云图的国家,美欧之外,就只有我们中国了。

风云系列气象卫星中的风云一号卫星和风云三号卫星分别是我国第一代和第二代太阳同步轨道气象卫星,距地面高度大约500公里至1000公里,其拍摄的云图就是太阳同步轨道气象卫星云图。

而风云二号卫星和刚刚发射的风云四号卫星则分别是我国第一代和第二代对地静止轨道气象卫星,距地面约36000公里,其拍摄的卫星云图是地球静止轨道气象卫星云图。

静止卫星与极轨卫星,一个相对于地球保持静止,一个则绕着地球转动。如风云二号卫星和风云三号卫星对我国天气的观测好比一个定点站岗警察和一个流动巡逻警察。

目前,人们看到中央电视台天气预报的卫星云图,基本上来自在轨运行的风云二号E、F、G三颗星。

风云四号卫星正式投入业务运行后,将逐步接替风云二号卫星提供更加及时和高精度的观测数据,进一步提高天气预报的准确率。

比如,在对台风分析和预报方面,风云四号能够每分钟对台风区域进行观测,高频次观测可提供台风云结构及其演变的精细化动态信息。

特别是对台风眼区的监测,可弥补目前在轨卫星云图分辨率和时间分辨率不够高的缺点,为台风定位、定强提供更可靠更精细的观测资料。

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说,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。

 

 

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