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你知道气象卫星是如何预报天气的吗?

发布时间:2016-07-26 13:39   浏览 809 次

两周前,南方多地抗洪救灾的场景还历历在目,7月20日,包括京津地区在内的华北地区又突然普降大雨,让出行的市民防不胜防。然而,具有气象“千里眼”之称的我国风云系列气象卫星,在反复无常的天气变化中是如何做到及时预报的呢?面对世界性的气象难题又该如何去解决?

作用:洞观天地,实时预报

风云系列卫星是为气象工程师们提供数据支持的一大利器。在前不久的南方暴雨中,中国气象局国家卫星气象中心连续发布的两份水情监测报告显示,通过气象卫星监测,湖北东部长江流域、安徽宣城市、江苏高淳县等地水体范围较前期有所增大。

“能够完成这些精细监测和及时准确预报,正是利用了风云卫星下传的数据。”中央气象局卫星中心工程师方翔介绍,而准确预测降雨、对洪灾地区进行实时监控正是防灾救灾的关键。

风云系列卫星是我国专门为观测气象变化研制的卫星,为我国气象观测提供坚实的支撑作用。

风云三号A极轨气象卫星结构图

图:风云三号A极轨气象卫星结构图

中国航天科技集团公司八院院长助理张春明介绍,目前,我国风云卫星可以提供高精度大范围的大气信息产品,涵盖了紫外、可见光、红外、微波产品,大范围水汽分布、大气强对流判别图像等。

他补充说:“通过风云卫星不同角度、不同层次的产品,相关部门可密切监视大气状态,准确预估强对流云团的行进路线和强对流天气的发生地区,并有针对性地发布灾害预警,有效调拨现有的抗灾救灾资源。”

中国气象局资料显示:截至2015年年底,利用风云二号卫星我国已经对西太平洋生成的415个台风、登陆或影响我国的153个台风监测实现了全覆盖。气象卫星资料的加入,使台风预报准确率连年提升,2015年中央气象台台风24小时路径预报误差首次低于70公里,达到世界领先水平。

难题:世界性预报存短板

迄今为止,我国已成功发射了由中国航天科技集团公司抓总研制的14颗气象卫星。其中7颗卫星在轨运行,实现了极轨气象卫星升级换代和上、下午星组网观测,形成了静止气象卫星“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”的业务运行格局。

在市场中,国内接收与利用风云卫星资料的用户已超过2500家,为气象、海洋、农业、林业、水利、交通、航空、航天、环保等领域提供了大量科学数据,支持了78个国家重点科研项目,为我国防灾减灾、应对气候变化、保障生态文明建设等作出了重要贡献。

风云气象卫星能及时提供天气变化信息

图:风云气象卫星能及时提供天气变化信息

不过,从客观角度来说,目前,国内外气象卫星也还有不少进步空间。面对越来越频发的极端天气,各国气象卫星由于客观因素所限,在监测方面还有力不从心的地方。

国家卫星气象中心主任杨军说,这些短板可以从两方面来理解,“一是卫星资料空间、时间分辨率不够,影响小尺度强对流云团上冲云顶特征连续监测和清晰识别;二是静止卫星目前还不能穿透云层看到云团内部,无法获得垂直运动等更多信息。”

气象专家表示,中小尺度灾害性天气监测预警需要更高时空分辨率的观测,而这一点是短板,且是世界性的短板。也就是说,我国风云卫星不具备预报小区域极端天气的能力。从目前来看,世界上任何一个国家气象卫星也都不具备这种监测能力。

需要提高风云气象卫星观测的时空分辨率,才能有效防范气候变暖背景下呈多发、重发态势的气象灾害和衍生灾害,保障我国经济发展和人民生命财产安全。

在风云四号卫星总设计师董瑶海看来,存在这种短板的原因是世界上在轨运行的高轨道气象卫星并没有技术能力安装微波探测器,而地面雷达探测范围有限,所以并不是每个小区域极端天气都能够被气象部门尽收眼底。

未来:优化天地空一体化系统监测

据统计,风云气象卫星遥感数据的广泛应用大幅减少了我国台风、暴雨、洪涝等灾害性天气造成的人员伤亡和财产损失。据不完全估算,仅2010年气象卫星投入产出效益比就已经达到1:50。

用国防科工局副局长吴艳华的话来说,未来10到15年,将是我国气象卫星快速发展的黄金期。站在巨人的肩膀上,我国气象卫星如何向着更高的目标再迈一步,实现弯道超车,已经成为刻不容缓的议题。

对此,郑国光认为,风云卫星研制要不断创新,同时,应对气象卫星的轨道提出更加合理的布局,要在传承大的综合卫星平台同时,根据实际需要探讨利用新的平台,研究发展单一任务的小卫星。

他认为,我国气象卫星要进一步分析应用需求和技术指标关系,提出更加符合实际需求的技术指标体系,加强关键部件的功能,提升卫星平台和遥感仪器的质量和技术水平。

准确的气候监测是系统作战的成果。风云卫星想要充分发挥作用,体系建设必不可少。

“建议将风云气象卫星的观测与地基空基观测进一步统筹考虑。”杨军认为,“未来,我国应该推动天地空一体化的系统监测优化,并将其作为国家空间基础设施的重要组成部分,与陆地遥感和海洋遥感卫星系列共同协作,形成我国对地观测的新体系。”

远大的理想还要脚踏实地逐步实现。今年下半年,我国风云四号卫星将要出征太空,以此为标志,我国气象卫星发展将踏上新的征程。

风云四号卫星总设计师董瑶海表示,与我国现有气象卫星相比,风云四号卫星探测通道更多,探测精度更高,尤其是其时间分辨率可以比风云二号卫星提高整整一倍。不仅如此,风云四号卫星还配备了世界首个高轨气象卫星垂直探测仪,可以直接为大气做“CT”。(姚天宇)

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