圖為中央氣象臺7月19日發布的風雲四號氣象衛星雲圖
圖為2016年12月11日，搭載風雲四號氣象衛星的運載火箭在西昌衛星發射中心點火升空 新華社記者 陳建力 攝
中央紀委國家監委網站 初英傑 通訊員 陳強報導 中央氣象臺7月17日6時發布暴雨黃色預警，南方多地迎來新一輪強降雨。此前，從6月2日至7月12日6時，中央氣象臺連續40天發布暴雨預警，突破我國連續暴雨預警時間紀錄。在我國南方，持續強降雨呈現出影響範圍廣、持續時間長、極端性強、局地強降水重疊度高的特點，這給防汛抗洪帶來極大壓力，對氣候監測預警和氣象災害風險管理也帶來很大挑戰。
作為我國氣象防災減災第一道防線的前哨站，風雲四號氣象衛星基於其領先世界的卓越性能，提供了豐富、精細、精準的氣象數據，有力支持了氣象防災減災工作。
那麼，風雲四號氣象衛星在哪些關鍵技術方面做出了創新？記者近日採訪了風雲四號氣象衛星研製創新團隊主要負責人。
重大跨越——三大核心技術實現領跑
風雲四號氣象衛星是我國首顆三軸穩定靜止軌道氣象衛星，整體性能達到甚至超越歐美最新一代靜止軌道氣象衛星的水平，一舉實現我國氣象衛星技術從「跟跑並跑」向「並跑領跑」的重大跨越。
氣象衛星按照運行軌道劃分，可分為繞地球運轉的太陽同步軌道氣象衛星（也稱極軌氣象衛星）和相對地球不動的地球同步軌道氣象衛星兩大系列。
地球同步軌道氣象衛星即靜止軌道氣象衛星，在地球赤道上空約35800公裡，與地球自轉同步運行，相對地球靜止，可以觀測地球表面三分之一的固定區域，可以對同一目標地區進行持續不斷的氣象觀測。
「不同於一般成像類遙感衛星，靜止軌道氣象衛星在實現大視場覆蓋、高時空解析度和靈活掃描成像的同時，主要對地球表面和大氣的溫度、溼度等物理參數實施定量探測，可識別大氣0.1K的溫度變化。」上海衛星工程研究所氣象與環境總體室副主任陳曉傑向記者介紹，風雲四號氣象衛星不僅是目前全球對地綜合觀測能力最強的靜止軌道氣象衛星，還是國際上首顆單星實現對地「多光譜二維成像+高光譜三維探測+超窄帶閃電成像」綜合觀測的靜止軌道氣象衛星。
三軸穩定靜止軌道氣象衛星是世界公認的最先進、最大型、最複雜的航天項目之一。上世紀90年代，中美歐幾乎同步開始論證發展最新一代靜止軌道氣象衛星。歐美雖然擁有成熟的高軌衛星平臺，但是無法解決在同一平臺上多臺精密遙感儀器兼容運行的技術難題，只能在方案中迴避。
我國則解決了這一難題。風雲四號氣象衛星上不僅搭載了許多先進的觀測儀器，還搭載了對觀測環境要求極為嚴苛的幹涉式大氣垂直探測儀。
這一突破強在何處？幹涉式大氣垂直探測儀是一種類似於給大氣「做CT」的先進儀器，但極為「嬌貴」，哪怕只是在衛星邊上吹一口氣這樣的輕微振動，都會影響其性能。該儀器如果在地面上使用，需要專門為它建造一個超靜隔音的地下室。在開放的太空使用，如何防止其他儀器振動和噪音幹擾？歐洲的計劃是專門為它發射一顆衛星。
「消振」，正是風雲四號氣象衛星所突破的數十項關鍵技術之中，最核心、最具有代表性的創新之一。據風雲四號氣象衛星副總設計師江世臣介紹，他們系統提出了覆蓋技術方案、產品設計、產品研製到整星試驗全鏈路的衛星微振動技術體系。搭載幹涉式大氣垂直探測儀，使得風雲四號氣象衛星能實現14通道二維輻射成像、1600通道三維垂直探測、超高幀頻閃電實時探測，做到了觀測要素「全」。
風雲四號氣象衛星還有兩項極具代表性的創新。
「準測」，解決多類有效載荷對地高精度定量遙感，豐富遙感數據類型、提高遙感數據時空解析度和精度，攻克高精度掃描成像、高穩定幹涉探測和高靈敏閃電探測等先進遙感技術。做到了定量遙感「準」，能精確感知溫、溼等大氣物理參數變化。
「抑變」，解決星上時變劇變幹擾下的圖像高精度實時定位問題，首次發展星上實時補償的圖像導航配準技術，自主形成了從系統模型、技術方案、工程實現到在軌升級的全流程技術鏈，解決無地標控制點情況下星載遙感儀器無法在35786公裡的超遠距離下直接精確指向觀測目標的難題。做到了圖像定位「精」，能實時獲取準確定位的靜止軌道對地遙感數據，衛星圖像導航配準精度達到「1像元」，即在35786公裡高空對地拍照誤差控制在1公裡之內。
正是基於以上三項最核心技術的自主突破，使我國完全掌握並實現了三軸穩定靜止軌道高精度定量遙感衛星總體技術方案，引領全球靜止軌道氣象衛星從多光譜二維成像跨入高光譜三維探測時代。
目前，與我國風雲四號氣象衛星同期發射的美國GOES-R系列沒有發展高光譜三維探測能力，而採用兩顆星來分別實現多光譜二維成像和高光譜三維探測的歐洲MTG系列仍處於研製過程中。
風雲升級——氣象衛星數據服務國際領先
風雲四號氣象衛星是我國風雲氣象衛星大家族的新兵。
這是一個在世界上位居前列的氣象衛星家族。前不久，由世界氣象組織主導的一項針對二區協（亞洲）和五區協（西南太平洋）衛星用戶的數據服務調研報告稱，我國風雲氣象衛星數據服務國際領先。
「應該說，世界氣象組織的調研結果比較真實地反映了目前我國氣象事業的發展情況，同時也是對風雲氣象衛星的充分肯定。」陳曉傑說，世界氣象組織秘書長彼得裡·塔拉斯2019年也曾公開表示，風雲氣象衛星已達世界領先水平。這是對風雲氣象衛星研製團隊的巨大鼓舞，背後也蘊涵著幾代人的獨立自主、自力更生的奮鬥歷程。
1969年1月，周恩來總理代表黨中央明確指示，要改變落後面貌，搞我們自己的氣象衛星。
風雲氣象衛星大家族全部由中國航天科技集團有限公司第八研究院抓總研製。50年間，幾代航天人始終堅持自力更生的精神、自主創新的理念、自強不息的作風，經過堅持不懈的努力、持續不斷的攻關，完成了兩代四型高低軌兩個系列共17顆風雲氣象衛星的研製和發射任務。
風雲氣象衛星家族的兩大系列中，風雲一號氣象衛星和風雲三號氣象衛星屬於太陽同步軌道衛星，繞兩極運動，可以獲取全球觀測數據，是實施全球監測的「巡邏兵」；風雲二號氣象衛星和風雲四號氣象衛星屬於地球同步軌道氣象衛星，相對地球靜止不動，可以獲取我國所在半球連續動態觀測數據，是堅守崗位不動的「哨兵」。
與前輩風雲二號氣象衛星相比，風雲四號氣象衛星有什麼特點？
「它在運行體制、觀測體制和觀測能力上全面升級換代，最大的特點就是在國際上首次實現了『多光譜二維成像+高光譜三維探測+超窄帶閃電成像』的對地綜合觀測能力。」江世臣向記者介紹，在傳統的多光譜二維成像能力方面，它的產品數據量為風雲二號氣象衛星的160倍、觀測效率為20倍、空間解析度為5倍、時間解析度為2倍、數據精度為2倍、工作壽命為2倍，並且具備「隨時對關注區域進行亞分鐘級高頻次不間斷監測」的靈活性。在新的觀測體制方面，它實現了在靜止軌道上對地球大氣實施高頻次三維遙感，為現代數值天氣預報提供精細、精準的大氣探測參數，這也被視為世界氣象衛星發展史的重要裡程碑。
目前，我國的氣象衛星技術已達到國際先進、局部領先水平，實現了全球、全天候、全天時、全譜段、三維、定量觀測能力，風雲系列氣象衛星已成為世界氣象組織全球衛星觀測網的重要成員，成為我國氣象強國和航天強國的重要標誌。
精密監測——解決災害性天氣預警難題
自2016年12月發射以來，風雲四號氣象衛星已在軌穩定運行三年半。它晝夜不停，憑藉優越的性能明察秋毫，快速獲取本國及周邊任一熱點區域的氣象資料，極大增強了我國對中小尺度和災害性天氣系統的監測能力，是現代天氣和災害預報最重要的數據源，已逐漸成為我國靜止氣象觀測的主力。
目前，風雲四號氣象衛星的資料已廣泛應用於氣象、水利農業、林業、環境、能源、航空和海洋領域，有力支撐了經濟社會發展、國防建設、生態文明建設、「一帶一路」倡議等一系列重大戰略任務。在國家重大活動期間，它啟動加密觀測模式，獲得了高頻次、精細的氣象資料，有力保障了國家各項大型活動順利開展。
以颱風觀測為例，風雲四號氣象衛星自投入運行以來，共監測颱風84個，其中登陸我國的颱風23個。
「我國颱風路徑預報的水平已達到國際領先水平，這很大程度上得益於氣象衛星觀測資料的準確性和及時性。」陳曉傑說，研究表明，風雲四號氣象衛星全球首次獲取的高頻次大氣三維高光譜資料用於我國的數值天氣預報模式中，對颱風路徑預報精度提升有明顯改善作用。
陳曉傑說，相對於歐洲預報結果和國內常規預報結果，我國採用風雲四號氣象衛星的探測數據後，對超強颱風提前36小時的路徑預報精度大幅提高，預報登陸點和事後觀測的登陸點非常接近，極大減少了國家經濟損失，保障了人民生命安全。
閃電活動與強對流天氣密切相關，是強對流天氣的重要指示因子。在強對流天氣監測方面，風雲四號氣象衛星同樣有傑出表現。其裝載的國內首臺閃電成像儀，可提供2ms高頻次閃電事件探測結果，可以為局地強對流的實時監測、預警預報提供觀測信息，改善了區域性強降水的預警難題，可降低雷暴、強對流天氣對我國航空、航天、航海、農業、建築、電力、通信等方面的危害。
在火情監測以及森林、草原防火工作中，風雲四號氣象衛星也發揮著非常重要的作用。由於具有高時間解析度和持續監測優勢，它堪稱監測火災的「千裡眼」，可獲得我國及周邊國家火點區域分鐘級圖像數據，同時進行24小時持續不間斷火情監測，為發現火情、火情監測和制訂撲火方案提供大量準確、可靠的信息，事後還能進行火情受災面積評估。
風雲氣象衛星家族在防災減災等方面做出了卓越貢獻。據世界氣象組織專家組聯合中國氣象局計算，風雲氣象衛星的投入產出比高達1:40。
風雲氣象衛星還是人類命運共同體的實踐者。風雲二號H星於2018年發射後定點於79°E，覆蓋「一帶一路」中西部區域，被定義為「一帶一路」專用星。我國制定了《風雲氣象衛星服務「一帶一路」行動計劃（2019-2023）》，建立風雲衛星國際用戶防災減災應急保障機制，截至2019年底已有27個國家在該機制下獲得了定製服務。
2019年3月，颱風「伊代」對非洲南部的莫三比克等國家造成持續影響，強降水引發嚴重洪澇災害，風雲氣象衛星對颱風及洪澇災害進行了監測，並將產品及時提供給莫三比克。2019年4月24日，莫三比克總統紐西訪華期間感謝中方及時對該國應對熱帶氣旋災害施予援手。後來，莫三比克申請加入了風雲衛星國際用戶防災減災應急保障機制。
目前，風雲四號氣象衛星已被世界氣象組織納入全球對地觀測氣象衛星序列，也服務於「一帶一路」倡議，其數據已對世界氣象組織所有成員免費開放、實時共享，註冊用戶超過8萬，108個國家、近100個行業、3000家用戶終端接受衛星數據。
江世臣說：「風雲四號氣象衛星將提供更加豐富準確的觀測資料，在重大天氣事件監測分析、數值天氣預報、大氣環境監測、地表環境監測等方面發揮重要作用，為全國及全球用戶服務，為實現氣象『全球監測、全球預報、全球服務』持續貢獻力量。」