“風(fēng)云三號E星、風(fēng)云四號B星兩顆風(fēng)云氣象‘新星’的主要數(shù)據(jù)產(chǎn)品將向全球用戶開放共享。”近日，在世界氣象組織（WMO）執(zhí)行理事會第75次屆會上，中國氣象局黨組書記、局長莊國泰宣布。
能夠服務(wù)全球，這兩顆衛(wèi)星有哪般武藝？
據(jù)介紹，風(fēng)云三號E星是全球首顆民用晨昏軌道業(yè)務(wù)衛(wèi)星，填補了全球數(shù)值天氣預(yù)報模式在晨昏時段的衛(wèi)星觀測資料空白；風(fēng)云四號B星是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)業(yè)務(wù)星，具備分鐘級250米分辨率區(qū)域成像能力。這兩顆衛(wèi)星及其地面應(yīng)用系統(tǒng)于今年6月轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)試運行。
【資料圖】
這只是“風(fēng)云家族”兩個最新成員，到現(xiàn)在，我國已成功發(fā)射19顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星，其中7顆在軌運行。作為敏銳的太空前哨，它們在浩瀚銀河都“忙”些什么？
百姓“冷暖星”：
俯瞰風(fēng)云變幻
這幾天，暴雨和高溫“唱主角”。據(jù)中央氣象臺預(yù)報，7月11日至13日，一條新雨帶即將橫跨東西，影響我國西北地區(qū)東部至華北中南部等地。面對復(fù)雜的天氣形勢，預(yù)報員們心中有底：風(fēng)云氣象衛(wèi)星時刻監(jiān)測風(fēng)云變幻，提供著及時、豐富的觀測數(shù)據(jù)，氣流動向一覽無余。
國家衛(wèi)星氣象中心服務(wù)首席任素玲表示，10年前，風(fēng)云氣象衛(wèi)星每半小時甚至一小時才生成一張云圖，空間分辨率為幾公里，而如今的風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星產(chǎn)品，時空分辨率最高可達1分鐘和250米。
前不久，江南、華南地區(qū)遭遇強降雨，中央氣象臺發(fā)布暴雨和強對流天氣預(yù)警。在同一時間的浩瀚太空中，7顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星緊盯風(fēng)云變幻，每5分鐘生成一張中國及周邊區(qū)域云圖，每1分鐘生成一張指定區(qū)域云圖。
無論是90%的暴雨預(yù)警準(zhǔn)確率，還是提前40分鐘的強對流天氣預(yù)警時間，抑或首次實現(xiàn)對全球范圍臺風(fēng)的預(yù)報……我國氣象預(yù)報水平的提高，與觀測技術(shù)的發(fā)展密不可分。
“我國臺風(fēng)預(yù)報取得長足進步，風(fēng)云氣象衛(wèi)星立下汗馬功勞。”中央氣象臺臺風(fēng)與海洋氣象預(yù)報中心首席預(yù)報員許映龍介紹，2021年，處于在軌測試階段的風(fēng)云四號B星搭載的快速成像儀，對臺風(fēng)“煙花”進行了1分鐘連續(xù)高頻觀測。靜止氣象衛(wèi)星與極軌氣象衛(wèi)星聯(lián)合，為預(yù)報員實時分析和研判臺風(fēng)風(fēng)雨影響提供了重要支撐。今年7月2日，臺風(fēng)“暹芭”登陸廣東，華南多地現(xiàn)極端降雨，佛山市氣象臺提前一小時發(fā)布龍卷警報，為當(dāng)?shù)胤烙鶠?zāi)害和人員撤離爭取了時間。
衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)不但可以精準(zhǔn)反映天氣系統(tǒng)變化，還可以通過數(shù)據(jù)同化技術(shù)融入數(shù)值預(yù)報模式，進一步提升預(yù)報精度。
值得一提的是，我國在國際上首次實現(xiàn)了靜止軌道紅外高光譜大氣探測儀——風(fēng)云四號A星大氣垂直探測儀的觀測業(yè)務(wù)同化，提高了臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣的預(yù)報精度。在2018年對“瑪莉亞”等臺風(fēng)的目標(biāo)觀測和同化中，風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星表現(xiàn)不俗。數(shù)值預(yù)報與風(fēng)云四號衛(wèi)星探測儀“天地互動”，開展了預(yù)報需求驅(qū)動的目標(biāo)觀測和同化，15分鐘分辨率的探測儀目標(biāo)觀測資料同化到中國氣象局全球四維變分同化系統(tǒng)中。
結(jié)果表明，高時間、高光譜分辨率資料顯著改進了模式對臺風(fēng)路徑以及副熱帶高壓強度、位置的預(yù)報。歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織原首席科學(xué)家Johannes Schmetz評價：“這是地球靜止軌道大氣探測同化應(yīng)用的里程碑。”2018年至2021年，中國氣象局科研團隊共開展9次目標(biāo)觀測同化，臺風(fēng)24小時和48小時路徑預(yù)報平均提高10%。
糧食“守護星”：
“慧眼”知天而作
俗語說“看天吃飯”，氣象條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要影響，衛(wèi)星則是捕捉氣象條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的一雙“慧眼”。
今年的夏收是一場硬仗。2021年，我國北方經(jīng)歷了罕見秋汛，多地冬小麥播期推遲、苗情偏差，奪取夏糧豐收遇到極大挑戰(zhàn)。
“為打贏這場夏糧保衛(wèi)戰(zhàn)，氣象部門在衛(wèi)星遙感方面加強與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門及種糧大省聯(lián)動，建立國省兩級農(nóng)業(yè)氣象遙感監(jiān)測聯(lián)動機制，利用多源衛(wèi)星遙感資料綜合研判冬小麥長勢情況，及時向有關(guān)部門提供了作物長勢及氣象條件影響的分析報告，為相關(guān)部門開展冬小麥春管工作提供了有力的技術(shù)支撐。”國家氣象中心正研級高級工程師吳門新表示，如今麥?zhǔn)找呀猜?，收獲情況良好，農(nóng)業(yè)氣象遙感服務(wù)得到各方的好評。
從“看天吃飯”到“知天而作”，衛(wèi)星遙感使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從未知走向已知，將被動化為主動。
“農(nóng)業(yè)氣象遙感工作的實質(zhì)是定性或定量評價過去及未來的氣象條件對作物生長的影響情況?？焖贉?zhǔn)確地掌握作物種植空間分布，能提高作物種植分布與氣象要素分布的時空匹配精度，對于提高農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警和作物產(chǎn)量氣象預(yù)報的準(zhǔn)確性具有重要意義。”國家衛(wèi)星氣象中心副研究員張明偉介紹，今年5月，中國氣象局“國-省-市/縣”一體化大宗作物分布遙感監(jiān)測體系初步建成，高空間分辨率的冬小麥分布遙感產(chǎn)品首次應(yīng)用于中國氣象局夏收糧食作物產(chǎn)量氣象預(yù)報和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)，為保障糧食豐收增添“利器”。
要實現(xiàn)“飯碗主要裝中國糧”，還要加強對我國主要糧食作物的監(jiān)測與管理。
近年來，中國氣象局、中國科學(xué)院、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等將風(fēng)云氣象衛(wèi)星資料作為數(shù)據(jù)源，開展國內(nèi)外重要產(chǎn)糧區(qū)氣象災(zāi)害監(jiān)測及小麥、玉米、水稻和大豆等主要糧食作物長勢監(jiān)測與產(chǎn)量估算，為科學(xué)決策提供了重要可靠的參考依據(jù)。
“農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對我國糧食產(chǎn)量影響很大，其中干旱的影響最甚。”在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員毛克彪看來，地表溫度和土壤水分是干旱監(jiān)測中的重要參數(shù)，以前主要通過氣象站點獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，但站點相對稀疏，空間代表性不夠，人工方式又費時費力。
據(jù)了解，隨著氣象衛(wèi)星的發(fā)展，波段數(shù)量和輻射分辨率不斷優(yōu)化，其紅外遙感數(shù)據(jù)可反演地表溫度，微波亮溫數(shù)據(jù)可反演土壤水分，給氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警及作物長勢監(jiān)測、產(chǎn)量估算提供了有力支撐。
遙感定量反演產(chǎn)品的農(nóng)作物與農(nóng)田環(huán)境參數(shù)，以風(fēng)云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為作物生長模型、數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)以及作物估產(chǎn)等應(yīng)用提供了可靠的農(nóng)作物生長關(guān)鍵參數(shù)，為田間農(nóng)業(yè)管理提供有價值的參考。
隨著風(fēng)云三號E星、風(fēng)云四號B星及其地面應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)的試運行，未來農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感業(yè)務(wù)發(fā)展將有更多可能。
生態(tài)“監(jiān)測星”：
賦能美麗中國
“衛(wèi)星監(jiān)測圖像顯示，太湖西部沿岸區(qū)和湖心區(qū)出現(xiàn)藍藻水華。”近日，一份氣象衛(wèi)星監(jiān)測報告送至中國氣象局辦公室和江蘇省氣象局、生態(tài)環(huán)境廳、水利廳等相關(guān)部門。隨后，一場部門聯(lián)動、屬地協(xié)同的藍藻防控行動迅速展開，實現(xiàn)對藍藻水華的早發(fā)現(xiàn)、早介入、早處置。
這得益于風(fēng)云氣象衛(wèi)星擁有較強的對地監(jiān)測能力，其中靜止氣象衛(wèi)星可提供對中國及周邊區(qū)域5分鐘一次的監(jiān)測，并可對指定區(qū)域1分鐘生成一次云圖，三顆極軌氣象衛(wèi)星能提供每天6次高分辨率覆蓋全球的監(jiān)測。據(jù)介紹，利用多星組網(wǎng)、協(xié)同觀測的優(yōu)勢，風(fēng)云氣象衛(wèi)星還能實現(xiàn)對全球和重點區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況高時間分辨率和高空間分辨率的動態(tài)監(jiān)測評估，幫助決策部門更快作出反應(yīng)。
察汗淖爾湖，坐落于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市商都縣與河北省張家口市康?？h交界處，是華北地區(qū)最大的內(nèi)陸咸水湖，過去因缺乏系統(tǒng)性保護，生態(tài)一度遭到嚴(yán)重破壞。
2020年，內(nèi)蒙古、河北兩地察汗淖爾濕地保護和修復(fù)專項協(xié)作機制建立。兩年后的今天，察汗淖爾的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)進展如何？
“與去年同期相比，4月察汗淖爾區(qū)域植被指數(shù)提高8.5%，水體面積增加0.2平方公里。”這份數(shù)據(jù)清晰的專報，正是依據(jù)風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)制作而成，為評估察汗淖爾生態(tài)環(huán)境治理情況提供了重要依據(jù)。
通過衛(wèi)星廣播、互聯(lián)網(wǎng)及遙感應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)等多種方式，如今，風(fēng)云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)和產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于生態(tài)監(jiān)測。
國家衛(wèi)星氣象中心還建立了2000年以來植被、地表溫度、水體、藍藻水華、沙塵、積雪等長序列衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)集，并聯(lián)合多地編制了植被、城市熱島、水體、藍藻水華、沙塵、積雪、火情等10余項技術(shù)導(dǎo)則。完成衛(wèi)星遙感應(yīng)用系統(tǒng)（SMART）2.0及3.0版本研制，在全國氣象部門中使用，并推廣到多個國家。
今年6月，風(fēng)云三號E星、風(fēng)云四號B星及其地面應(yīng)用系統(tǒng)轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)試運行。中國氣象局首席服務(wù)專家、國家衛(wèi)星氣象中心正研級高級工程師韓秀珍介紹，風(fēng)云三號E星搭載的微光型中分辨率光譜成像儀，具備在晨昏軌道監(jiān)測燈光信息的能力，可實現(xiàn)對城市燈光影像的動態(tài)監(jiān)測。隨著雙星閃耀太空，其生態(tài)監(jiān)測能力得到進一步增強。
目前，我國已為124個國家和地區(qū)提供風(fēng)云衛(wèi)星資料和產(chǎn)品，其中包括生態(tài)環(huán)境和自然災(zāi)害監(jiān)測評估。30個國家注冊成為應(yīng)急保障機制國際用戶，面向42個國家開通綠色服務(wù)通道，來自100多個國家的1200多名學(xué)員接受了風(fēng)云衛(wèi)星應(yīng)用專題培訓(xùn)，我們的“生態(tài)朋友圈”正日益拓展。
（本報記者 崔興毅）
標(biāo)簽： 氣象衛(wèi)星
