风云气象卫星瞄准第三代

研究人员正在观看风云二号D星向地面传回的图像。CFP图风云二号气象卫星模型。

　　郭果

　　新闻背景

　　1月19日11时30分，中国气象局国家卫星气象中心成功获取了"风云二号"F星(即07星)第一幅可见光云图，图像纹理清楚、层次丰富，可以清晰地看见当时造成我国南方和北方雨雪天气的云系以及困扰华北黄淮地区的大雾。此前的1月13日8时56分04秒，我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，将"风云二号"07星发射升空。

　　气象卫星分极轨和静止两类

　　气象卫星是对大气层进行气象观测的人造卫星，属于一种专门的对地观测卫星或遥感卫星，具有范围大、及时迅速、连续完整的特点，并能把云图等气象信息发给地面用户。气象卫星具有除一般卫星的基本结构和部件外，还携带各类遥感仪器，包括电视摄像机、红外探测仪、射电探测仪、多谱段探测仪、气象雷达以及数据传输设备。

　　卫星云图的拍摄有两种形式：一种是借助于地球上物体对太阳光的反向程度而拍摄的可见光云图，只限于白天工作；另一种是借助地球表面物体温度和大气层温度辐射的程度，形成红外云图，可以全天候工作。

　　由于轨道的不同，气象卫星可分为两大类，即太阳同步极地轨道气象卫星和地球同步静止气象卫星。前者是逆地球自转方向与太阳同步，它的轨道高度较低，能够实现全球覆盖，用于观测天气变化的细节；后者是与地球保持同步运行，相对地球是不动的，它能够观测地球表面40%固定区域天气大系统的变化。这两种卫星获得的云图共同使用，可完成天气的近期和远期预报。

　　我国气象卫星以"风云"命名，用单、双数来区别极轨卫星和静止卫星。极轨卫星用单数序号表示，第一代极轨气象卫星命名为风云一号，第二代极轨气象卫星命名为风云三号。静止卫星用双数序号表示，第一代静止气象卫星命名为风云二号，第二代静止气象卫星命名为风云四号。用英文字母A、B、C等命名同一代卫星中先后发射的在轨运行卫星。例如，第二代极轨气象卫星中的第一颗星命名为风云三号A星，代号为FY·3A。

　　我国气象卫星发展历经坎坷

　　1960年，美国第一颗气象卫星上天，之后连续不断发展气象卫星，证明可以利用卫星观测云雨变化。1969年1月29日，我国由于受强冷空气侵袭，致使华东、中南广大地区有线通信全部阻断，人民生命财产遭受到严重损失。周恩来总理提出，我们要搞自己的气象卫星。

　　上世纪70年代，我国开始发展自己的气象卫星。当时主要考虑到：做天气预报需要气象观测资料，高山、沙漠、海洋等人迹罕至地区进行地面观测资料有困难；此外，当时国际形势严峻，有发生战争的可能，而气象工作与战争、国防关系重大，一旦形势发生变化，国外资料会受到封锁。

　　1988年9月7日，风云一号A试验应用极轨气象卫星发射成功，携带一台5通道可见光红外扫描辐射计对地遥感。

　　据风云三号气象卫星工程应用系统总设计师董超华介绍，从第一颗气象卫星发射看，我国比美国晚发射28年。我国气象卫星发射虽晚，但起点高，我们在刚起步时就瞄准了美国第一颗气象卫星发射10年后的探测技术。

　　我国气象卫星的发展经历了很多坎坷。董超华介绍说，1988年10月15日，成功在轨稳定运行39天的我国第一颗极轨气象卫星——风云一号A星姿态失控，整星失败；1991年2月14日，风云一号B星在正常在轨运行165天后，由于星载计算机内存储数据跳变，导致卫星姿态再次失控；1994年4月7日，即将成为我国第一颗静止气象卫星的风云二号01星在发射前8小时的模拟测试中，肼系统发生泄漏，导致厂房失火，卫星被烧毁；1997年6月10日和2000年6月25日分别发射的风云二号A星和B星，在在轨运行10个月和8个月之后，也都因各种问题无法正常工作，均未达到设计寿命。

　　在中国气象局国家卫星气象中心主任杨军看来，上世纪90年代是一个气象卫星不断失败的过程，但在这个过程中却解决了一些关键问题，为下一个十年的长足发展积累了宝贵经验。

　　气象卫星让台风损失少近半

　　对于我国气象卫星的发展，董超华认为有"四个转变"：一是卫星由试验应用型转向了应用服务型；二是基本突破了长寿命大关；三是静止卫星星载仪器有重大改进，极轨卫星星载仪器有突破性发展；四是卫星资料共享能力和服务领域显著扩大，卫星数据产品应用由定性走向定量发展。中国气象局国家卫星气象中心主任杨军称，目前，我国已实现了极轨卫星和静止卫星的业务化运行，是继美国、俄罗斯之后第三个同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的国家。

　　2001年10月15日至21日，APEC会议在上海举行。10月13日台风"海燕"在菲律宾以东洋面生成，向西北方向移动，并有向华东沿海逼近的趋势。上海市气象局以卫星资料为主，结合其他常规观测手段，做出"海燕"将向东海迅速转向，不会对APEC活动产生直接影响以及19日东移雨带将向北偏移不会影响到20日APEC烟火晚会的准确预报，避免了活动改期可能造成的社会影响和经济损失。

　　2004年的超强台风"云娜"的强度和移动路径，与曾在1997年造成重大经济损失的9711号台风非常相似，借助于气象卫星所提供的准确初始场，中国气象局制作了准确的台风登陆警报。由于采取了应急响应措施，人员财产损失明显降低。从统计结果看，2004年，全国因台风、暴雨等引发的洪涝灾害死亡、失踪人数仅是上世纪90年代年平均水平的32.6%，直接经济损失仅是上世纪90年代的59.7%。

　　风云卫星在应对突发性、大范围自然灾害方面显示了非常强的宏观动态、机动观察能力，比如火灾、沙尘暴，气象卫星能在第一时间早期发现，而其他手段则很难全面监测。自从有了风云卫星，影响和登陆我国的台风无一漏网。此外，在汶川地震、舟曲泥石流等特大灾害应急气象服务中，气象卫星都发挥了十分重要的作用。

　　延伸阅读

　　多星座气象卫星发展空间广阔

　　我国第一代气象卫星从无到有，使我国摆脱了长期依赖国外气象卫星的被动局面；第二代气象卫星实现了从单个试验星到业务组网星的历史跨越。但目前的技术水平与国外先进水平相比，仍存在很大的差距，比如，遥感仪器辐射定标精度和光谱分辨率较低，较大程度地影响了定量应用水平；星载遥感仪器研制能力，尤其是高探测精度的遥感仪器研制能力有待加强。

　　在第一、第二代风云系列气象卫星取得良好经济、社会效益的基础上，进一步发展第三代风云气象卫星，对于卫星观测业务的可持续发展、满足日益增长的应用需求、提升我国国际影响力等方面都具有重要意义。

　　杨军表示，未来五年，我们的重点一个是要实现我国静止气象卫星升级换代，另一个是新一代极轨气象卫星实现业务化。另外，还要大力开展气象卫星定向应用，提高为防灾减灾服务的能力和水平。

　　董超华说，未来的气象卫星将是多星座的，即极轨卫星上、下午双星运行，以增加全球资料探测时次；静止卫星除继续保持东、西双星布局外，还要进一步增加探测频次，提高探测能力；加强测雨雷达星的发展，以提高赤道和中低纬度暴雨和灾害天气监测能力；气候变化和大气成分监测也将是未来气象卫星发展的重要任务之一。

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