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風雲衛星50年記:捕捉天氣脈動,解碼風雲變幻

原標題:風雲衛星50年記:捕捉天氣脈動,解碼風雲變幻

風雲二號H星首幅彩色合成圖 本文圖片均來自 經濟日報風雲二號H星首幅彩色合成圖 本文圖片均來自 經濟日報
風雲三號A星首幅彩色合成圖風雲三號A星首幅彩色合成圖

經濟日報10月18日報道,「站得高、看得遠」,浩瀚宇宙中的氣象衛星宛如地球家園守望者,全天24小時不間斷監測天氣和環境變化;從1970年開啟氣象衛星研製任務,到如今成功發射17顆風雲系列氣象衛星。跨越50年長河,我國氣象衛星事業實現了從無到有、從小到大、從弱到強的跨越。

風雲系列氣象衛星從1970年開啟氣象衛星研製任務至今,已成功發射17顆,7顆在軌運行,為我國氣象衛星事業作出巨大貢獻。為什麼要發這麼多顆衛星?這個人丁興旺的「家族」為何貢獻卓著?日前,經濟日報記者採訪了國家衛星氣象中心主任、風雲氣象衛星工程總設計師楊軍,風雲四號衛星系統總設計師董瑤海與風雲氣象衛星工程副總設計師唐世浩,一起來聽他們眼中的風雲衛星。

「爭氣星」:敢夢想敢創新

風雲衛星是一顆什麼樣的星?在楊軍看來,主要有三重定義:它是一顆知冷知熱的「百姓星」。當人們收看天氣預報時,就有風雲衛星的一份功勞。它是一顆自主創新的「爭氣星」。50年來,中國氣象衛星實力與歐美髮達國家三足鼎立,部分技術實現超越,風雲衛星就是其中代表。它還是一顆服務全球的「中國星」。自氣象衛星誕生起,就肩負起防災減災救災的使命。

1969年,一場罕見的雨雪冰凍災害席捲半個中國。當時,全球僅有兩個國家擁有氣象衛星,我國氣象衛星研發迫在眉睫。「要搞我們自己的氣象衛星!」1970年2月,研製氣象衛星的任務下達,批准中央氣象局成立「氣象衛星地面站總站」(國家衛星氣象中心)。7年後,我國第一代極軌氣象衛星被命名為「風雲一號」,正式開啟了風雲紀元。

50年曲折探索路,風雲衛星的成長並非一帆風順。董瑤海坦言,他們也「交過學費」。風雲一號A星在太空僅工作了39天,便因衛星姿態失控而「早亡」。

經過三代人努力,風雲衛星「身體素質」大大提升。風雲一號C星壽命達到7年;風雲二號F星設計壽命達4年,至今已在軌運行8年。回望過去,楊軍表示:「50年來,衛星研製每個過程我們都沒落下,每種問題我們都曾遇到,一旦邁過了這些坎,就意味著我們掌握了核心關鍵技術。」

壽命延長之外,衛星觀測能力也有了長足進步。中國氣象局依靠自主創新掌握了全部核心技術,譬如風雲四號衛星作為第二代靜止軌道氣象衛星搭載了我國自主研製的干涉式大氣垂直探測儀,最高可實現15分鐘一次高頻垂直探測,大幅擴大了探測範圍,極大縮短了大氣溫濕度三維數據獲取時間。「這是我們獨步天下的技術,有了它可以給大氣做『CT』,接下來,我們將進一步解決更高精度探測問題,讓天氣預報更精準。」董瑤海說。

「百姓星」:堅持服務為民

今年6月以來,南方持續性強降水導致部分流域汛情嚴重。其中,長江流域平均降水量比常年同期偏多50%,為1961年以來歷史同期最多。此時,風雲衛星緊盯關鍵湖體面積消長情況,並通過多年衛星監測資料對比分析,為決策部門搶險救災提供了科學可靠依據。

「從直觀來說,氣象衛星監測首先是支持天氣預報,把汛期降水過程預報精準。不僅如此,它還要監測評估降水后可能引發的各種氣象災害,利用長時間序列衛星遙感監測資料綜合評判,助力政府部門決策。」楊軍說。

特別是在颱風監測中,風雲衛星發揮著無可替代的作用。自風雲二號衛星投入運行至今年8月底,西太平洋生成的566個颱風、登陸我國的165個颱風監測無一漏網。風雲四號衛星投入運行后,我國對颱風、暴雨等災害天氣監測識別時效從15分鐘提高至5分鐘,晴雨天氣預警準確率提高至89%,24小時颱風路徑預報平均誤差從95公里減至71公里,優於美國、日本等國。

優秀的氣象衛星不僅會拍照,最重要的是做到絕對定量測量。「颱風當前狀態、歷史狀態都是什麼樣?有了風雲衛星的加入,從大氣到空間天氣的綜合觀測信息得以完善,才能監測到海面的一舉一動,使得颱風路徑與強度預報準確率連年提升,逐步將氣象災害損失降到最低。」唐世浩告訴記者,數值天氣預報的精準度提高與衛星資料質量與數量增加成正比。

如今7星在天,它們都在浩瀚銀河中忙些什麼?答案是組建綜合觀測星座,實現對大氣及地球多圈層系統全球化、精細化探測能力。其中,極軌衛星圍繞南北極跨越赤道飛行,主要用於天氣預報、生態、環境監測以及氣候變化研究;靜止衛星在地球赤道上空,與地球自轉同步運行,對局部地區開展高頻次觀測,是捕捉中尺度強對流天氣能手。

「氣象觀測的最大特點是24小時不間斷連續工作。因為天氣瞬息萬變,無所不在,衛星要承擔起『地球衛士』的角色。未來,這樣的立體觀測網會越來越密,資料之間接續水平更高,各類災害捕捉能力更強,以提供更加精準的天氣預報。」楊軍表示,氣象衛星要發揮防災減災第一道防線作用,通過多星協同,第一時間發現災害並記錄全過程。

近年來,升級換代的氣象衛星與雲計算、大數據等新技術融合,時刻掌握天氣氣候脈動,持續提升天氣預報準確率與對天氣趨勢科學研判「智慧」含量,不斷拉近與大家的距離。精準扶貧、生態建設均為氣象服務落地支點之一,精細化衛星數據產品服務遍及各行各業。

「中國星」:彰顯大國擔當

橙色是晴天,灰色是多雲,藍色是降雨……在今年上線的我國「一帶一路」相關重要城市天氣預報服務專網上,這些不同色塊串聯起來,勾勒出一張覆蓋137個「一帶一路」相關國家與地區的晴雨表。

「作為全球綜合地球觀測系統重要成員,風雲氣象衛星已被世界氣象組織納入全球業務應用氣象衛星序列,也是空間與重大災害國際憲章機制的值班衛星。」楊軍說,使用風雲氣象衛星數據的國家和地區數量已增至115個,其中包括65個「一帶一路」國家,併為國內2700多家用戶提供資料與產品——風雲衛星的全球應用服務潛力正逐步釋放。

莫三比克位於非洲南部,熱帶氣旋等氣象災害頻繁。去年,該國曾3次啟動風雲衛星國際用戶防災減災應急保障機制,請求中國氣象局提供該地區風雲衛星數據產品。當地時間今年1月2日,中國氣象局援助建設的中國風雲二號氣象衛星接收處理及應用系統交付使用儀式在莫三比克國家氣象局舉行。莫三比克成為非洲首個應用此系統的國家,較好地填補了天基監測空缺,獲得24小時連續不間斷氣象衛星監測服務,天氣預報、防災減災能力將得到有效提升。目前,該系統信號接收良好,運行和數據存儲正常。

風雲衛星所承擔的國際服務成果遠不止於此。從澳大利亞新南威爾士州山火到伊朗南部洪澇、從巴基斯坦沙漠蝗災到孟加拉灣氣旋風暴……風雲衛星災害遙感監測彰顯出大國擔當。2019年1月至2020年8月,我國共製作發布61期「一帶一路」遙感應用專報,為非洲、亞洲、南美洲等多個國家和地區提供颱風、森林火災、沙塵暴、洪災等遙感監測服務。

憑藉先進技術、穩定業務運行與高質量數據產品,風雲衛星正與世界發達國家氣象衛星一起,成為全球對地觀測網中的主力軍,肩負起全球對地球大氣、海洋和地表環境全天候、立體、連續觀測的責任,一步一個腳印把風雲衛星氣象事業推向前進。

(原題為《捕捉天氣脈動 解碼風雲變幻 風雲衛星50年記》)