——揭秘各國(組織)靜止氣象衛星的獨特優勢

2020-12-05 中國氣象局

中國氣象報記者 賈敏

  12月18日,日本氣象廳公開了其發射升空的新型氣象衛星「向日葵8號」首次拍攝到的圖像。圖像色彩鮮豔,半個地球的雲層清晰可見。

  「在三萬五千多公裡的靜止軌道上,用跟人類視覺特性相似的可見光通道俯瞰地球,而且圖像星下點解析度達到1公裡,可以說,這展示了『向日葵』氣象衛星的成功。」國家衛星氣象中心「風雲二號」和「風雲四號」氣象衛星地面應用系統總設計師張志清說。

  同時,他也表示,國際同期發展的新一代靜止衛星之間並沒有質的差距,而且都各具特色。

  歐美國家:規劃合理 注重應用研究

  與「向日葵」不同,美國靜止氣象衛星的特色在於其規劃科學、布局合理且非常注重產品科學算法先期開發和聯合應用研究。

  「美國氣象衛星最值得稱道之處在於其重視衛星資料的應用。」張志清評價道。美國建立了較為科學的機制,衛星觀測系統研製方和應用方聯合進行應用研究,產品研發一般會提前於衛星研發。美國在進行衛星研發之前,會提前根據衛星軌道和觀測儀器特性,將觀測目標經過大氣輻射傳輸模式等效為衛星觀測到的資料。而後,利用這些代理數據進行反演,生成一系列大氣物理參數,進入數值模式等進行敏感性試驗。在試驗過程中,技術人員可以更加合理地選擇儀器的觀測頻次、時空解析度以及光譜響應特性和靈敏度。這樣,在研發衛星前,就可以科學確定衛星的研發指標,在研發過程中,更清晰地掌握衛星研發的方向、研發的關鍵環節和敏感點,在應用時也將更加得心應手。「這種理念是非常超前的。」張志清說。

  「除此之外,美國氣象衛星發展規划具有很強的連續性。」張志清表示,一代代的衛星均可實現穩定「交接」,並且能夠在衛星穩定運行的狀態下,實現下一代衛星的技術升級。

  在氣象衛星布局方面,美國採用的是雙星布局。在太平洋以及大西洋上空都有一個衛星時刻「堅守崗位」,俯瞰風雲變幻。同時,在兩個業務星中間,還巧妙部署了一顆在軌備份衛星,當發現某顆衛星運行質量下降或者超過使用壽命的時候,備份星就會「趕過去」將其迅速替換下來,保證業務運行的連續性。

  歐洲靜止氣象衛星也有其獨特的優勢。一顆衛星負責常規觀測,另一顆衛星在其「身邊」陪伴,作為備份星存在。當有需求的時候,這顆備份星還可以發揮快速掃描功能。

  我國「風雲四號」衛星:能夠給大氣做「CT」

  「未來,我們也將逐步吸收其他國家的先進理念。『風雲四號』是我國第二代靜止氣象衛星。在總體上與國際上同期靜止氣象衛星性能類似。『風雲四號』的主要特點就是不僅可以給大氣『照相』,還可以給大氣做『CT』。」對此,張志清頗感自豪。

  「風雲四號」衛星將會同時裝載三臺對地觀測儀器:先進的靜止軌道輻射成像儀,靜止軌道幹涉式紅外探測儀和靜止軌道閃電成像儀。「如果說靜止軌道輻射成像儀以及靜止軌道閃電成像儀是給大氣拍照的話,那麼,靜止軌道幹涉式紅外探測儀就是用來給大氣作『CT』的。」

  通過幹涉式大氣紅外探測儀,「風雲四號」衛星可以獲取晴空大氣的三維結構,可以看出大氣的穩定程度如何,這對於預報員而言至關重要。「舉例來說,在夏季,北京有時晴空萬裡,但兩到三個小時以後可能就會風雨大作。有了這項技術,就可以對晴空大氣一層層地進行CT掃描,超前察覺到大氣是否已經出現了不穩定狀態,提前讓預報員重點關注,某個晴空區域可能在不久之後出現風雨。」張志清說。

  日本「向日葵」:時空解析度高 觀測通道多

  「『向日葵』衛星攜帶的高分辨輻射成像計,時間解析度高,全圓盤觀測縮短到10分鐘。區域觀測頻次更高,可以1分鐘到2分鐘觀測一次。因此可以對中小尺度天氣(如強對流天氣)以及高影響天氣(如颱風或暴雨等)進行高頻次掃描。」張志清告訴記者。

  從空間解析度來看,其可見光和近紅外通道的解析度可以達0.5公裡到1公裡,這就有效提高了衛星的「視力」,使其可以觀察到更加精細的大氣結構。

  「向日葵」還是目前在軌靜止衛星之中觀測通道最多的一個,達16個。

  「以上提及的三點正是『向日葵』氣象衛星的主要特點。」張志清說。

  (來源:《中國氣象報》2014年12月24日三版 責任編輯:張林)

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