哥白尼计划——欧洲对地观测的战略雄心
来源：中国气象报社
发布时间：2015年08月19日
欧盟与欧洲气象卫星开发组织签署实施哥白尼计划协议。来源：欧洲气象卫星开发组织网站
近日，欧洲空间局公布了欧洲“哨兵-2A”卫星首批多光谱高分辨率图像，一张显示了意大利北部地区的农田区域，另一张显示了法国里维埃拉“蔚蓝海岸”的周边区域。 “哨兵-2A”于北京时间6月23日9时51分成功发射，主要用于监测全球环境损害情况，并协助救灾行动。 “哨兵-2A”是“哥白尼计划”6对地球观测卫星中的一颗。该计划斥资数十亿欧元，预计在2020年前，将收到欧盟和欧洲空间局约84亿欧元的赞助。“哥白尼计划”被誉为目前最有野心的对地观测计划，有可能打造出全球最全面的地球观测系统。该计划有哪些亮点及可供借鉴之处呢？ “哨兵-2A”卫星观测的意大利北部农田多光谱高分辨率图像。（来源：欧洲空间局网站） ■观测 综合多颗现有和规划卫星，包括“哨兵”系列卫星，通过全方位载荷仪器，打造全球最全面的地球观测系统。 2014年4月3日，“哥白尼计划”的首颗卫星“哨兵-1A”发射成功。该卫星搭载的雷达系统能够全天时工作，能够对一些多云地区，例如热带雨林，进行持续成像工作。同时，该卫星装备了激光终端，通过欧洲中继卫星获取数据。 国家卫星气象中心系统发展室主任陆风认为，此举将使该卫星具备时间延迟优于一小时的全球任意地点观测能力，成功验证了“哥白尼计划”新一代卫星全球观测系统实时观测及数据获取技术。 6对“哨兵”系列地球观测卫星是“哥白尼计划”观测系统的重要组成部分，它们使用最新的卫星对地观测技术，对地球陆地、海洋和大气开展雷达和多光谱成像仪观测。 除此之外，该计划还协调了欧洲空间局其他系列卫星、欧盟成员国卫星、欧洲气象卫星开发组织和其他第三方运营商的卫星，使得更多卫星和数据产品为“哥白尼计划”提供数据服务。 目前协调的结果是，大约有30颗现有或规划卫星，组成庞大的观测系统。 “哨兵-1” 和“哨兵-2”卫星。（来源：哥白尼计划网站） 现有或规划卫星具有合成孔径雷达（SAR）、光学传感器、卫星高度计系统、卫星辐射仪、卫星光谱仪等载荷仪器。欧洲气象卫星开发组织遥感与产品部主任肯尼斯·荷尔姆朗德认为，这些载荷仪器能够体现“哥白尼计划”在欧洲能力建设方面扮演主要角色。 据荷尔姆朗德介绍，“哨兵-3”系列卫星可以提供高分辨率的海洋表面温度、海洋颜色和海洋地形监测产品，这些是目前欧洲气象卫星开发组织的卫星所不具备的。随着“哥白尼计划”的实施，欧洲气象卫星开发组织将依靠其下一代的极轨卫星和静止卫星——“哨兵-4”和“哨兵-5”，继续提供臭氧、一氧化碳的监测数据和大气成分监测产品。 荷尔姆朗德说，欧洲气象卫星开发组织将匹配必要的地面基础设施，使未来卫星及其仪器得以运行。此外，地面观测和检验系统，例如基于地面的气象观测站、海洋浮标、空气质量监测网络、气球和飞机观测等，可以提供实地观测的综合信息，并对卫星观测和产品开展校准和验证。 ■服务 一改以往观测与应用服务脱节的传统做法，改以应用服务为牵引和驱动，提高观测的针对性，更能发挥社会效益。 服务系统是“哥白尼计划”的另一大特色。该计划将观测和服务有机结合起来，服务目的非常明确。目前设定的服务领域包括陆地、海洋、大气、气候变化、应急管理和安全等。 这些服务体系支持广泛应用，包括环保、城市管理、区域和地方规划、农业、林业、渔业、卫生、交通、气候变化、可持续发展、民间保护与旅游等。 “哥白尼计划”信息服务重要参与者之一的欧洲中期天气预报中心负责大气监测服务和气候变化服务两个项目，并利用其计算能力和欧洲洪水预警系统的信息平台，参与“哥白尼计划”海洋和应急服务方面的应用。 在大气监测服务方面，欧洲中期天气预报中心依靠强大的卫星覆盖和应用能力，直接提供近乎实况的每日大气成分和空气质量分析及针对政府决策者的服务产品，还可提供太阳辐射、温室气体和气溶胶等相关监测产品。气候变化服务项目可提供包括大气、陆地、海冰和碳在内的地球系统气候信息，将为世界气象组织全球气候服务框架及其气候监测体系做出贡献。 “哥白尼计划”服务领域的主要用户是决策者，即那些需要利用这些信息来制定环境立法和政策的决策者，或者是在紧急情况下对突发性、关键性环境事件（如自然灾害或应对人道主义危机等）进行管理的决策者。 服务对象明确，大大增强了观测的针对性，很多观测产品可直接用于服务，从而避免了中间转化的时间。 “该计划一改以往观测与应用服务脱节的传统做法，以应用服务为牵引和驱动，将六大服务领域作为计划成败的指标，花巨大资源在应用服务方面，以求投资的社会和经济效益。”世界气象组织观测与信息系统司司长张文建评价道。 ■转型 欧洲将超前的环境忧患意识转化为集体决策和行动。通过改变观察、观测和监测环境的方式，保持欧洲对地观测技术的独立性和世界领先地位。 “哥白尼计划”将改变人们观察、观测和监测环境的方式。陆风认为，该计划并不是对以往GEMS计划的简单替代，而是更加强调促进可持续发展、经济增长、增加就业以及保持欧洲对地观测技术的独立性和世界领先地位。 去年11月7日，欧盟委员会与欧洲气象卫星开发组织就实施“哥白尼计划”签订了价值2.29亿欧元的协议。这是欧洲气象卫星开发组织的一个重要里程碑，预示着该组织正在逐步由一个气象机构转变为欧洲环境卫星业务运营机构。陆风说，这有助于让传统的气象机构提供准确、及时、全方位且方便获取的地球系统监测信息，提高对环境的管理水平，加深理解并减缓气候变化的影响，确保公共安全。“这一史无前例的综合对地观测，能够确保欧洲的可持续发展，并提升国际竞争力。”陆风说。 今年5月至6月召开的第十七次世界气象大会确定了世界气象组织未来4年重点发展领域，其中包括进一步发展全球综合观测系统（WIGOS）和信息系统（WIS）。WIGOS的重点之一就是全面整合世界气象组织的多个全球观测系统（包括天气观测、大气成分观测、全球水文观测和全球冰冻圈观测系统），并鼓励和支持在区域和国家层面全面开展观测系统的整合，监测全球的数据交换状况和数据质量，以提供更加有效的数据应用和服务。综合资源，合作共享，这是全球综合观测系统的转型之路。“‘哥白尼计划’完全符合WIGOS理念，且是世界气象组织WIGOS空间计划的重要组成部分，是欧洲对全球观测系统的重要贡献。该计划还有开放、免费和共享的数据政策。”张文建说。 他山之石，可以攻玉。张文建认为，“哥白尼计划”很具有参考意义。“中国可在以下三个方面获得启示：第一，应进一步利用最先进的技术发展新的卫星观测仪器和系统，例如大气成分观测、主动遥感仪器（如成像和降水测量雷达、测高仪、测风激光雷达等）。第二，站在国家高度，综合规划和全面整合各类卫星和地面观测系统，真正做到对地球系统的综合无缝隙观测。第三，在观测数据应用上下功夫，做到服务牵引，应用主导，让综合观测产品和信息在决策服务中发挥至关重要的作用。” 延伸阅读： 哥白尼计划有哪些卫星？ “哨兵-1”卫星是全天时、全天候的极轨成像卫星，有效载荷为C波段合成孔径雷达，用于陆地和海洋服务。“哨兵-1A”卫星于2014年4月3日发射，“哨兵-1B”卫星计划于2016年发射。 “哨兵-2”卫星是多光谱高分辨率成像极轨卫星，用于陆地监测以提供例如植被、土壤和水覆盖、内陆航道和海岸区域的图像，也可以发布应急服务信息。“哨兵-2A”卫星已于2015年6月23日发射，“哨兵-2A”卫星极化将于2016年年中发射。 “哨兵-3”卫星是多仪器卫星，将装载雷达测高仪、温度和颜色传感器，以高精度和高可靠性测量海面地形、海表和陆表温度、海色和陆色，支持海洋预报系统和环境与气候监测。“哨兵-3”首颗星计划在2015年发射。该卫星由欧空局和欧洲气象卫星开发组织共同管理。 “哨兵-4”卫星将致力于空气质量等大气监测，其有效载荷紫外-可见光-近红外光谱仪将装载于Meteosat第三代静止轨道探测卫星（MTG-S）上。该卫星计划于2020年发射，并由欧洲气象卫星开发组织管理。 “哨兵-5”卫星将在极轨上监测大气，其有效载荷紫外-可见光-近红外-短波红外（UVNS）光谱仪将装载于Metop第二代卫星上，该卫星计划于2020年发射，并由欧洲气象卫星开发组织管理。UVNS光谱仪是一个高分辨率的分光仪系统，涵盖从紫外至短波红外的7个波段。 “哨兵-5先锋”极轨卫星的任务是减小Envisat和“哨兵-5”卫星之间，尤其是大气层制图扫描成像吸收频谱仪(SCIAMACHY)的数据空白，有效载荷为紫外-近红外-短波红外光谱仪，该任务也致力于大气监测，可提供高时空分辨率的空气质量、气候强迫、臭氧和紫外线辐射等数据。该卫星由欧空局和爱尔兰联合倡议发起，计划于2015年发射。 “哨兵-6”卫星为大倾角的非太阳同步卫星，携带雷达高度计等有效载荷测量全球海面高度，主要用于业务海洋学和气候研究。“哨兵-6A”计划于2020年发射，由欧洲气象卫星开发组织管理。 欧洲气象卫星开发组织气象卫星简介 作为欧洲的主要气象卫星管理组织，欧洲气象卫星开发组织目前运行的气象卫星包括：Meteosat系列的4颗卫星（7、8、9、10号），Metop-A和Metop-B，以及Jason-2卫星。Meteosat系列卫星包括第一代和第二代静止卫星。Metop属于极轨卫星，欧洲气象卫星开发组织将于2017年发射Metop-C卫星。Jason-2卫星专门用于海洋和气候变化观测。 相关链接：
（来源：《中国气象报》2015年8月18日四版 作者：张静 张永） 往期回顾
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