風云四號效果圖

風云四號發(fā)射場合練

風云四號A星正式投入業(yè)務運行后，將逐步接替風云二號系列衛(wèi)星，提供更加及時和高精度的觀測數(shù)據(jù)，進一步提高天氣預報的準確率。

12月11日零時11分,我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風云四號發(fā)射成功。

茫茫太空中，氣象衛(wèi)星就是敏于“察言觀色”，洞察風云變幻的銳利“眼睛”。風云四號衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)總師張志清向科技日報記者介紹，氣象衛(wèi)星主要是通過衛(wèi)星裝載的各種探測儀器獲得不同的衛(wèi)星氣象云圖，然后通過云圖反演出其他變量，并應用到天氣預報模式中，再根據(jù)方程的運算得到未來的天氣。

多年來，由中國航天科技集團公司八院509所抓總研制的風云系列氣象衛(wèi)星，為我國天氣預報，以及防災減災、應對氣候變化、保障生態(tài)文明建設等作出了重要貢獻。

你“巡邏”我“站崗”，拍攝不同軌道衛(wèi)星云圖

天氣與人們的生產(chǎn)生活息息相關，對天氣進行準確的預報可以為大家的出行，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等提供重要參考。當然，要掌握大氣的變化規(guī)律，對未來的天氣進行預測并非易事。

據(jù)張志清介紹，目前的氣象觀測手段主要包括地面常規(guī)觀測、空中觀測以及天基觀測。其中，常規(guī)自動氣象站只能觀測地表的數(shù)據(jù)；探空站可以釋放探空氣球獲取高空氣象數(shù)據(jù)，但每天只能觀測兩次，而且無法覆蓋海洋；氣象雷達只有在有云或下雨時，才能收到回波，如果晴空萬里，信號則無法反射回來。這些手段的種種局限，決定氣象衛(wèi)星成為了天氣預報中的基石。

氣象衛(wèi)星獲取的衛(wèi)星云圖，是天氣預報中對天氣情況最直觀的說明。通過色彩繽紛的衛(wèi)星云圖，可以識別不同天氣系統(tǒng)，確定它們的位置，判別天氣系統(tǒng)的發(fā)展階段及未來演變趨勢，比如估計臺風中最大風速、估計對流云的降水強度等。這些衛(wèi)星云圖都是由氣象衛(wèi)星從太空不同位置對地球表面進行拍攝，將數(shù)據(jù)傳回地面工作站后制作而成。我們每天看到的衛(wèi)星云圖天氣預報動畫，則是由過去每隔半小時或一小時拍攝一幅，共12幅衛(wèi)星云圖組成。通過圖像動畫，能讓觀眾更清楚地了解云團的移動變化。

衛(wèi)星云圖可以分為太陽同步軌道氣象衛(wèi)星云圖和地球靜止軌道氣象衛(wèi)星云圖。目前，能用自己研制的衛(wèi)星拍攝這兩種云圖的國家或地區(qū)，除了美歐就只有中國了。風云衛(wèi)星中的風云一號系列衛(wèi)星和風云三號系列衛(wèi)星，分別是我國第一代、第二代太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，運行軌道距地面大約500公里至1000公里，就像“流動巡警”，負責拍攝太陽同步軌道氣象衛(wèi)星云圖；風云二號系列衛(wèi)星和剛剛發(fā)射的風云四號A星，分別是我國第一代和第二代對地靜止軌道氣象衛(wèi)星，它們“懸停”在距地面約36000公里的太空，如同“定點崗哨”，任務就是拍攝地球靜止軌道氣象衛(wèi)星云圖。

躋身世界一流，與美歐“三分天下”

目前，中央電視臺天氣預報的衛(wèi)星云圖基本上來自在軌運行的風云二號E、F、G三顆衛(wèi)星。風云四號A星正式投入業(yè)務運行后，將逐步接替風云二號系列衛(wèi)星，提供更加及時和高精度的觀測數(shù)據(jù)，進一步提高天氣預報的準確率。而目前在軌運行的風云三號衛(wèi)星，則為全球氣候變化和大氣環(huán)境監(jiān)測提供了重要觀測數(shù)據(jù)。

據(jù)統(tǒng)計，風云氣象衛(wèi)星云圖每年被數(shù)以億計地引用，已成為國內(nèi)最大的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫。全球共90多個國家和地區(qū)使用風云衛(wèi)星數(shù)據(jù)。隨著風云系列衛(wèi)星的發(fā)展，我國天氣預報準確率從上世界70年代的50%左右，提升至如今的90%?！笆濉逼陂g，我國24小時晴雨預報準確率較“十一五”提高了2個百分點，溫度預報準確率提高了13個百分點，24小時臺風路徑預報誤差縮小了66公里，全國平均每年因氣象災害造成的死亡人數(shù)也較“十一五”下降一半以上。

風云系列衛(wèi)星的穩(wěn)定運行和出色效能，奠定了中、美、歐氣象衛(wèi)星“三足鼎立”的局面，提高了中國在國際上的話語權。風云系列衛(wèi)星還被世界氣象組織列入了國際氣象業(yè)務衛(wèi)星序列，作為全球綜合地球觀測系統(tǒng)的重要成員，與歐美國家的氣象衛(wèi)星一起，形成了對地球大氣、海洋和地表環(huán)境的全天候、立體、連續(xù)觀測的衛(wèi)星觀測網(wǎng)。目前，東半球的氣象預報主要靠風云衛(wèi)星提供相關資料。

既要精度高，又得“身體好”

為什么國際上會形成氣象衛(wèi)星僅在少數(shù)幾個國家發(fā)展的局面？這得從天氣預報對氣象衛(wèi)星在定量探測和連續(xù)業(yè)務應用方面提出的苛刻要求說起。

數(shù)值天氣預報是當前制作日常天氣預報的主要方法，其前提是精確的大氣觀測參數(shù)，以此為復雜的大氣環(huán)境動力學方程提供初始條件。這對氣象衛(wèi)星提出了極高的定量遙感需求。

以風云四號A星為例，它以常年溫度在20攝氏度左右的青海湖為定標場，要求在36000公里高的赤道上空，對湖水溫度的測量絕對誤差小于1攝氏度；當湖水溫度變化0.1攝氏度時，要能準確感知出來。為實現(xiàn)定量化，研制團隊風云四號A星進行了大量儀器定標方法研究，研制了一套完整的在軌定標設備和定標方法。國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅介紹說，該衛(wèi)星的掃描輻射計定標精度達到1K、靈敏度達0.1K，與美國剛剛發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星相當。

不過，天氣復雜多變，預報要素除了溫度，還包含濕度、壓強、風等多個指標，涉及溫濕度、導風、閃電、輻射、云和氣溶膠、大氣成分等數(shù)十種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的應用。風云四號A星正式投入業(yè)務運行后，將提供包括云、輻射、溫濕度、大氣、導風、閃電等34種數(shù)據(jù)產(chǎn)品，產(chǎn)品種類、數(shù)量，以及定量化指標均較之前衛(wèi)星產(chǎn)品有顯著提升。

除了定量探測，氣象衛(wèi)星還要求連續(xù)業(yè)務運行。就是說，它不能“請假”“開小差”，必須全年365天、每天24小時工作，及時報出晴雨、溫度、風力等相同的數(shù)據(jù)。如果哪天衛(wèi)星不能提供云圖，將造成難以估量的影響。風云二號衛(wèi)星曾出現(xiàn)丟失云圖的現(xiàn)象，受到了中央領導的親自過問；2015年風云三號C星在軌發(fā)生故障，導致一段時間收不到云圖，立刻受到國內(nèi)外廣泛關注。

嚴苛的運行要求，要求衛(wèi)星具有極高的可靠性和時效性。為了提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的業(yè)務服務，研制團隊為風云四號A星打造了角秒級測量和控制精度的高軌三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺，采用了雙總線體制、高性能AOS技術、大功率電源、整星防靜電技術、整星防污染技術等一系列關鍵技術，使衛(wèi)星設計壽命達到7年，為其長期穩(wěn)定開展氣象業(yè)務觀測提供了有效支撐。