中國氣象報記者 張靜
在颱風揚威大海時，在霧-霾侵襲城市時，在野火吞噬草原時……氣象衛星憑藉其準確的定位、高精的數據進行萬裡追蹤，將風雲變幻盡收眼底。
在氣象現代化的大潮中，我國「風雲」系列氣象衛星，資料定標、定位水平顯著提高，定量產品取得了顯著效益，定量應用支撐作用愈加顯著。目前，我國在軌靜止氣象衛星4顆、極軌氣象衛星4顆，在防災減災、應對氣候變化、數值預報、農業與生態監測、全球災害事件監測和空間天氣監測等方面發揮著重要作用。
突破技術發展瓶頸 衛星雲圖定標定位更加精準
2015年夏季，進行月球定標地基觀測摸底試驗的隊員們開展了1/2月球周期的觀測試驗。這項試驗利用月球進行衛星定標，從而為建立月球輻射基準模型積累了寶貴數據。
目前，基於國家衛星氣象中心（以下簡稱衛星中心）研發攻關，基於月球輻射校正的星上黑體定標新方法持續優化改進，顯著提高了「風雲二號」衛星紅外波段定標精度，標誌著具有完全自主智慧財產權紅外波段在軌輻射基準的初步建立。
「風雲二號」地面應用系統副總工程師郭強說：「衛星定標是提高衛星數據定量應用最關鍵的環節，基於月球的輻射校正工作是衛星定標方法的亮點之一，『風雲二號』G星主要紅外波段定標精度優於0.7K，達到美國在軌靜止氣象衛星性能。」
記者獲悉，對全球固定目標物、對流雲進行在軌可見光定標也正在探索。初步測試顯示，該方法可使「風雲二號」可見光定標精度提高約20%。
在極軌氣象衛星方面，衛星中心輻射定標團隊努力攻關，解決了在軌非線性訂正以及光譜通道依賴性等難題，提升「風雲」衛星太陽反射波段的定標精度至5%。
據「風雲三號」衛星副總工程師胡秀清介紹，目前，我國已初步形成了「風雲」極軌衛星綜合輻射定標方法體系。「風雲三號」C星紅外通道輻射定標方法解決了太陽汙染問題，定標精度提高到0.5K，達國內先進水平。
值得一提的是，「風雲二號」和「風雲三號」交叉定標實現業務化運行，其定標檢驗結果可國際共享，有利於「風雲」衛星業務定標的改進和精度提升。「衛星資料定標是提高衛星定量產品質量、促進資料定量應用的基礎性工作，也是衛星氣象現代化的核心任務之一，衛星中心為此組織建立團隊進行技術攻關，目前工作進展順利。」衛星中心主任楊軍說。
衛星定標僅僅是衛星發揮其功能的第一步，衛星雲圖定位的準確程度則直接影響著資料的應用和後續定量遙感產品質量。「異常雲圖會對當前的圖像定位產生影響，同時由於它進入了第二天衛星姿態參數的預報，還會影響第二天多個時次雲圖的圖像定位精度。」「風雲二號」衛星總工程師張志清說。
為解決異常雲圖對圖像定位業務穩定性的幹擾問題，衛星中心完成了「風雲二號衛星成像惡劣條件下業務定位軟體適應性改造」項目，對圖像定位輸入雲圖進行嚴格的質量控制，剔除異常圖像幹擾，並修正了異常圖像對圖像再定位影響；同時，通過改進「風雲三號」產品高原定位算法，其產品的業務定位精度由原來的2個至3個像素提高到1個像素，促進了陸表生態遙感產品的生成精度。
提高產品質量 推進衛星雲端數據共享
「經過長期監測和統計分析，『風雲二號』E星雲導風產品的質量在近幾年有明顯提高，有著可替代METEOSAT-7提供印度洋地區風場的潛力。」歐洲數值預報中心2015年出版的雲導風質量監測報告中對「風雲二號」E星的質量給予頗高評價。
在這背後，有著老一輩氣象衛星工作者的支持，亦有新一代氣象衛星工作者的不懈努力。在中國工程院院士許健民的帶領下，衛星中心成立了雲導風研究組，建立了嚴格的雲導風輸入雲圖數據質量控制規範，剔除噪聲數據影響，修正雲圖定位預報誤差，確保雲導風產品具高可信度；利用「最大貢獻像元」進行風矢量高度確定方法，顯著提高了雲導風產品質量。通過改變雲導風計算布點方式，風矢量數量增大4倍左右。目前，「風雲二號」E星雲導風產品已在中國氣象局數值預報中心GRAPES業務中應用。
在突破了衛星紫外光譜定標技術，克服了儀器觀測對掃描角的依賴性後，「風雲三號」臭氧產品的定量精度已達國際先進水平，被世界氣象組織（WMO）接納作為全球臭氧公報的主要衛星數據來源，每天通過WMO下屬數據網站向全球用戶提供。「風雲三號」A星到C星的微波儀器數據質量得到了持續改進，已與歐美先進國家相當。
不僅如此，衛星歷史數據也進行了再處理，完成1988年至2012年熱帶氣旋長時間序列，1989年至2008年中國區域靜止/極軌衛星OLR、總雲量、地表溫度、植被指數、積雪覆蓋等數據集的建設。同時，長時間序列數據處理平臺不斷完善，在山東、陝西、重慶、上海和廣西等地進行的「風雲」衛星雲端數據共享服務試驗，正在進行業務化工作。
遙感應用服務 推進衛星數據國際化應用
目前，「風雲二號」和「風雲三號」氣象衛星的29種數據實現了國際共享。正是在強大的數據支撐下，我國數值預報模式有了氣象衛星的應用支撐，面向數值預報的「風雲三號」衛星同化數據質量控制系統已初步建立。與此同時，衛星中心、數值預報中心和歐洲中期天氣預報中心、英國氣象局建立了「數據提供—應用反饋—質量改進」的互動合作機制，有效提升「風雲」衛星大氣探測儀器數據質量，促進衛星資料在數值預報模式中的同化應用。
遙感應用服務是衛星數據使用的亮點。結合各地業務和應用需求，衛星中心有針對性地改進SWAP和SMART平臺。目前，SWAP和SMART平臺英文試驗版本已經完成，並在第五屆亞洲大洋洲用戶大會上面向用戶代表開展了應用培訓，推進了「風雲」衛星資料的國際化應用。
值得一提的是，基於「風雲三號」衛星可見光和紫外儀器觀測數據，衛星中心創新性地開發衛星遙感霾綜合監測產品，並投入業務應用，顯著提高了環境氣象服務能力。
當然，衛星氣象發展還需要瞄準國際前沿，面向國家需求，著力突破關鍵技術，加強國內外的交流合作，進一步強化衛星資料在氣象業務中的應用。
（來源：《中國氣象報》2016年2月22日一版 責任編輯：張林）