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最懂你冷热的星星家族,已经50岁啦!

发布时间:2020年10月13日11:03 来源:经点科学微信

  “站得高、看得远”,浩瀚宇宙中的气象卫星宛如地球家园的守望者,全天24小时不间断监测天气和环境变化。

  从1970年开启气象卫星研制任务,到如今成功发射17颗风云系列气象卫星,7颗在轨运行。跨越50年长河,我国气象卫星事业实现了从无到有、从小到大、从弱到强的跨越。

  这个人丁兴旺的“家族”究竟做出了怎样的贡献?今天,就请国家卫星气象中心主任、风云气象卫星工程总设计师杨军,风云四号卫星系统总设计师董瑶海和风云气象卫星工程副总设计师唐世浩,来跟大家分享他们眼中的风云卫星。

  “争气星”:敢梦想敢创新

  风云卫星是一颗什么样的星?在杨军看来,有三重定义:它是一颗知冷知热的“百姓星”,当人们收看天气预报时,就有风云卫星的一份功劳;它也是一颗自主创新的“争气星”。50年来,中国气象卫星实力在世界上与欧美发达国家三足鼎立,部分技术实现超越,风云卫星就是其中的代表;它还是一颗服务全球的“中国星”。

  自气象卫星诞生的那天起,就伴随着防灾减灾救灾的使命而来。1969年初,一场罕见的雨雪冰冻灾害席卷半个中国,而当时世界上拥有气象卫星的国家只有苏联和美国。

  我国预报员虽能接收国外气象卫星云图,但只是单纯的“黑白图像”,无法挖掘原始数据、反演各种气象要素,应用受到极大限制,气象卫星的研发迫在眉睫。

  “要搞我们自己的气象卫星!”同年1月29日,周恩来总理高瞻远瞩地提出了这一目标,随即于1970年2月亲自批准下达了研制气象卫星的任务,并批准中央气象局成立“气象卫星地面站总站”(即现在的国家卫星气象中心)。

  时隔七年,在气象卫星工程第一次大总体方案论证会上,确定了气象卫星工程代号为“七一一”,并将我国第一代极轨气象卫星命名为风云一号,正式开启风云纪元。

  50年曲折探索路,风云卫星的成长并非一帆风顺。董瑶海坦言,他们也曾“交过学费”。风云一号A星在太空只工作了39天,因卫星姿态失去控制而“早亡”。1990年9月发射的风云一号B星也因同样的原因,仅在轨正常运行了158天。

  经过三代人的努力,风云卫星已经摆脱“短寿”困扰,“身体素质”大大提升。风云一号C星寿命达到7年,而风云二号F星的设计寿命有4年(至今已运行八年,仍在轨运行)。

  寿命延长之外,卫星的观测能力也有了长足进步。中国气象局依靠自主创新掌握了全部核心技术,譬如风云四号卫星作为第二代静止轨道气象卫星,搭载了由我国自主研制的干涉式大气垂直探测仪,最高实现15分钟一次的高频垂直探测,与目前国外主要采用的下投式探空或飞机观测方式相比,大幅扩大了探测范围并极大缩短了大气温湿度三维数据获取时间。

  “这是我们独步天下的技术,有了它可以给大气做‘CT’,接下来我们还要进一步解决更高精度的探测问题,让天气预报更精准。”董瑶海说。

  “百姓星”:坚持服务为民

  今年6月以来,南方持续性强降水导致部分流域出现了较为严重的汛情。其中,长江流域平均降水量更是较常年同期偏多50%,为1961年以来历史同期最多。彼时,风云卫星紧盯关键湖体面积的消长情况,并通过多年的卫星监测资料对比分析,给决策部门抢险救灾提供科学可靠的依据。

  “气象卫星监测从直观来说,首先是支持天气预报,把汛期降水过程预报精准。不仅如此,它还要对降水之后可能引发的各种气象灾害监测评估,利用长时间序列卫星遥感监测资料综合评判,助力政府部门决策。”杨军说。

  特别是在台风监测中,风云卫星发挥着无可替代的作用。自风云二号卫星投入运行以来至今年8月底,西太平洋生成的566个台风、登陆我国的165个台风监测无一漏网。

  优秀的气象卫星不光会拍照,最重要是做到绝对定量测量。“台风的当前状态、历史状态都是什么样?从大气到空间天气的综合观测信息,有了风云卫星资料的加入,才能监测到海面的一举一动,使得台风路径和强度的预报准确率连年提升,逐步将气象灾害造成的损失降到最低。”唐世浩告诉记者,数值天气预报的精度提高与卫星资料的质量和数量增加成正比,以进一步提升天气预报的准确度。

  如今,七星在天,它们都在浩瀚银河中忙碌些什么?答案是组建综合观测星座,实现对大气及地球多圈层系统全球化、精细化探测能力。

  极轨卫星围绕南北极跨越赤道飞行,主要用于天气预报、生态、环境监测以及气候变化研究;静止卫星在地球赤道上空,与地球自转同步运行,对局部地区进行高频次观测,是捕捉中尺度强对流天气的能手。

  “气象观测最大的特点就是24小时不间断连续工作,因为天气瞬息万变,而且无所不在。卫星要承担起‘地球卫士’的角色,未来这样的立体观测网还会越来越密,资料之间的接续水平更高,各类灾害的捕捉能力更强,以提供更加精准的天气预报。”杨军表示,气象卫星要发挥防灾减灾第一道防线作用,通过多星协同,第一时间发现灾害并记录全过程。

  近年来,升级换代的气象卫星还与云计算、大数据等新技术融合应用,时刻掌握天气气候的脉动,持续提升天气预报的准确率和对天气趋势科学研判的“智慧”含量,不断拉近与老百姓的距离。精准扶贫、生态建设都是气象服务落地的支点之一,精细化的卫星数据产品服务已遍及各行各业。

  “中国星”:彰显大国担当

  “作为全球综合地球观测系统的重要成员,风云气象卫星已被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列,也是空间与重大灾害国际宪章机制的值班卫星。”杨军说,使用风云气象卫星数据的国家和地区数量已增至115个(包括75个“一带一路”国家),并为国内2700多家用户提供资料和产品,风云卫星的全球应用服务潜力逐步释放。

  莫桑比克位于非洲南部,热带气旋等气象灾害频繁。2019年,该国曾3次启动风云卫星国际用户防灾减灾应急保障机制,请求中国气象局提供该地区风云卫星数据产品。

  当地时间今年1月2日,中国气象局援助建设的中国风云二号气象卫星接收处理及应用系统交付使用仪式在莫桑比克国家气象局举行。莫桑比克也成为非洲首个应用此系统的国家,较好地填补了天基监测的空缺,获得24小时连续不间断气象卫星监测服务,天气预报、防灾减灾能力将得到有效提升。

  风云卫星所承担的国际服务成果远不止于此。从澳大利亚新南威尔士州山火到伊朗南部洪涝、从巴基斯坦沙漠蝗灾到孟加拉湾气旋风暴……风云卫星灾害遥感监测彰显大国担当,2019年1月至2020年8月共制作并发布61期“一带一路”遥感应用专报,为非洲、亚洲、南美洲等多国提供台风、森林火灾、沙尘暴、洪灾等遥感监测服务。

  凭借先进的技术、稳定的业务运行和高质量的数据产品,风云卫星正与世界发达国家的气象卫星一起,成为全球对地观测网中的主力军,肩负全球对地球大气、海洋和地表环境的全天候、立体、连续观测的责任,一步一个脚印把风云卫星气象事业推向前进。

(来源:经点科学微信 责任编辑:苏杰西)

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