风云卫星监控气象灾害 发展前景广阔

文章来源:中国航天报 发布时间:2013-09-11

  今年7月以来,我国持续出现“北涝南旱”的反常天气。

  “水深火热”的南北天气给全国防洪抗旱工作带来了巨大考验,国家气象中心
多次启动风云气象卫星对高温、暴雨等灾害性天气进行加密观测。

  为了更好地了解风云卫星对灾害性天气监测的能力以及后续发展计划,记者采
访了我国气象监测的主力军——风云二号和风云三号卫星研制人员。

  天地一体监测“北涝南旱”

  入夏以来,受持续强降雨影响,往年以干旱为主的我国北方接连遭受强降雨的
袭击。中国航天科技集团公司风云三号副总设计师朱维介绍,两颗风云三号在轨卫星有效地监测到了灾情。

  面对紧急汛情,中国气象局利用风云气象卫星密切开展对洪涝水体监测,采集
相关数据,并通过卫星云图持续加强对黑龙江等地区降水等天气情况预报,为灾区各级、各部门指导农业生产、了解灾情、采取防灾减灾措施等提供了重要的依据。

  与此同时,中国气象局利用风云气象卫星对我国南方的高温干旱天气进行监测
。今年5月上旬,国家卫星气象中心利用风云三号A星微波成像仪数据对全国白天和夜间的陆表温度进行逐旬监测,绘制了全国干旱卫星监测彩图,解决了目前遥感应用领域的一个难题——针对“干旱”的遥感监测。

  据统计,我国作为世界上受自然灾害影响最严重的国家之一,每年因气象灾害
造成的经济损失相当于GDP的3%~6%。

  风云气象卫星遥感数据的广泛应用,大大减少了因台风等灾害性天气造成的人
员伤亡和财产损失。中国气象局有关部门报告显示,2010年气象卫星投入产出效益比达到1:50,气象卫星已经成为我国民用遥感卫星中应用范围最广、效益发挥最好的卫星系列之一,为我国防灾减灾、应对气候变化以及经济社会可持续发展作出了重要贡献。

  组合打造更精准的监测网络

  “除去暴雨洪水、高温干旱监测,风云二号、风云三号气象卫星的遥感数据产
品涉及大气、陆地、海洋、空间等领域超过55种类应用,其中对暴雨、台风、雪灾、冰冻等恶劣天气已经具备了实时预报和监测的能力。”风云二号总体主任设计师徐云东说,“但在具体监测中,风云二号和风云三号的监测侧重点有所不同。”

  风云二号卫星是我国自主研制的第一代地球静止轨道气象卫星,是我国短期天
气预报的主体。2012年1月11日,风云二号F星发射后,与D、E星一起组成3星观测、互为备份的业务运行模式,在国际上首先实现了15分钟间隔双星连续加密观测,远短于国外25分钟全圆盘图观测时间间隔,大大提高了对暴雨范围、强度和台风的动态跟踪及登陆位置的预报精度,业务运行成功率稳定在99.5%以上。

  目前,风云二号主要承担着汛期和区域加密观测的重任,2012年,针对台风“
苏拉”、“海葵”,中国气象局启动了7次风云二号F星区域加密观测,首次实现了每6分钟获取一次卫星云图,有效提高了台风定位的精度、提前对台风定位定强。近期,中国气象局多次启动风云二号F星等气象卫星对影响我国的“康妮”等热带风暴每6分钟一次的加密观测,更加准确科学地预报风暴的移向、移速及风雨影响。

  “相对于风云二号卫星,风云三号卫星可以提供更精细化的空间分辨率观测。
如在台风的监测中,风云三号可对台风细小结构进行精细化监测。同时,风云三号卫星还有微波观测能力,可以看到台风内部热力结构,对大风、降雨的观测能力也有很大提升。”风云三号卫星总师助理薛孝补说。

  作为我国第二代太阳同步轨道气象卫星,风云三号卫星是目前国内搭载载荷最
多的卫星,共搭载了4种类型(光学仪器、大气探测仪器、微波成像仪器和大气成分仪器)的11种仪器,实现了从二维遥感成像到三维综合大气探测,从单一的光学探测到紫外、可见、红外和微波的全谱段宽波谱探测,宽覆盖从公里级观测提高到百米级观测,从国内组网接收到全球组网接收等四大技术跨越。

  目前,在轨运行的风云三号A、B星形成了上、下午星组网探测,在我国乃至全
球数值天气预报、气候变化研究、大气环境监测、空间环境监测等中长期天气监测领域充当了主力军。

  “今年,我国将发射风云三号C星。”509所风云三号主任设计师李叶飞介绍,
“该卫星在A、B星的基础上增加多个遥感仪器探测通道,探测性能做了进一步的改进和提高,对全球大气温度、湿度、太阳辐射等多种产品监测的灵敏度和精度将会更高。”

  联合探测“观天象”

  风云二号由C、D、E、F四星组网观测,大幅度缩短了观测时间间隔;而风云三
号A、B星组网上、下午观测,使得全球资料的观测时效从12小时提高到4.5小时,预报精度提高了约3%,时效延长了24小时~36小时。据上海气象局人员介绍,目前,我国天气预报准确率在85%~88%之间,一年仍有50天左右预报不准确。我国气象卫星在实现实时预报和监测的基础上,观测的有效率和观测精度等还有待提高。

  为了满足恶劣天气监测的全面性、实时性和动态的特点,我国未来的气象与环
境监测领域的卫星系统将采用“对地综合观测卫星+特定任务”的专用卫星联合探测的方案。风云三号副总师朱维介绍,“下个十年,我国将发射10余颗风云气象卫星,在规模和质量上都将获得长足的进步。”

  目前持续推进研制的第二代静止轨道气象卫星风云四号,将装载拥有上千个探
测通道的干涉式大气垂直探测仪等多种先进的新型遥感仪器,全面提高对天气、环境、灾害的监测能力,为天气预报、环境监测、防灾减灾提供高精度的产品和服务。该星发射后,将形成以风云三号、风云四号为代表的新一代高低轨业务卫星观测网和新一代静止轨道气象卫星“双星观测”业务格局,进一步提高全球观测数据的时效性和精准度。

  同时,我国已经启动太阳同步轨道与静止轨道气象卫星向第三代发展的规划论
证工作。太阳同步轨道第三代气象卫星将形成包含上午星、下午星、晨昏星3类综合观测卫星和降水测量雷达卫星、激光气溶胶测量卫星等若干个专用观测卫星的“3+X”发展体系。2020年,我国静止轨道气象卫星也将实现升级换代,实现静止轨道光学星和微波星的组网观测。

  第三代太阳同步和静止气象卫星将于2030年左右实现组网观测,形成全球观测
系统,对地球气候系统中的气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈5大圈层中的温、湿、压、风、云、成分、空间6大要素进行全天候、全天时、三维、定量探测,满足我国水文、农业、防灾减灾、气候变化观测的需要。(周霞 尹林发)