苍穹“慧”眼洞察变幻之风云

作者: 周兵

2016年,中国“二十四节气”正式被列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录,天文气象物候观测方面的成就令世人瞩目。随着温度计、湿度计、气压表等气象仪器设备的广泛应用,以及20世纪中叶数值天气预报的问世,气象观测技术的发展突飞猛进,人类对空间监测的需求越发强烈,梦想着从太空观测地球大气的风云变幻。

一眼看七十

1969年,周恩来总理高瞻远瞩地提出“要搞我们自己的气象卫星”。

1970年,研制气象卫星的任务被正式下达。我国气象卫星的宏伟蓝图由此展开。

让天有可测“风云”

我国的气象卫星被命名为“风云”(FY)系列。其后的阿拉伯数字表示卫星的类别系列,奇数为极轨卫星,偶数为静止卫星;英文字母表示某一系列内卫星的序号。

FY-1A是我国第一颗风云极轨卫星,实现了国产气象卫星在低轨上零的突破。

FY-2A 是我国第一颗静止气象卫星,实现了国产气象卫星在高轨上零的突破。

FY-3A成功实现了极轨卫星的升级换代,装载了10台遥感光谱仪,覆盖紫外、可见近红外、红外和微波范围,可同时完成光学成像、红外-微波联合大探测、微波成像、窄光谱大气成分探测、全谱段地球能量监测共5大类功能,实现了全球、三维、定量和多光谱的全天候综合观测。

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FY-3D搭载的近红外高光谱温室气体监测仪(GAS)可以获取二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等主要温室气体的浓度分布和时间变化信息,分析和监测全球碳源碳汇。

FY-3H是国内首颗、国际第3颗主动降水测量卫星,填补了我国南北纬50度范围内的降水监测资料空白。

FY-4A装载了3台先进的对地遥感仪器,其中光学成像仪AGRI和闪电成像仪LMI的功能指标达到同期美国新一代静止卫星GOES-R的水平,干涉式红外大气探测仪GIIRS是目前国际上唯一一台在静止轨道开展高光谱大气垂直探测的仪器。

历经卫星研制、在轨试验、业务化稳定运行、业务升级换代4个阶段,我国风云系列气象卫星正在进入高质量发展新阶段。

截至2024年,我国共成功发射了21颗风云气象卫星,9颗在轨运行,其中5颗极轨气象卫星为全球大气探测提供中高空间分辨率、高光谱分辨率数据;4颗静止气象卫星覆盖范围从非洲中东部到太平洋中部地区。

极轨气象卫星在上空800千米处绕南北两极运行,可为天气预报、特别是数值天气预报提供气象参数,监测大范围自然灾害,提供全球及区域气象信息;静止气象卫星位于赤道上空3.6万千米处,观测频次高,可以捕捉到时间变化比较快的天气现象,是我国天气监测和预警的“太空哨”。

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陆地生态系统碳监测卫星句芒号模型

我国现已建立了极轨、静止两套系列化、业务化的观测系统,实现了对大气及地表全球化、精细化探测能力,气象卫星综合性能达到世界先进水平。

当理想照亮现实

1997年,《知识就是力量》7月刊中《叱咤风云的新星》一文,介绍了风云二号系列卫星,并提到风云二号A星的发射,使我国成为当时第3个同时成功发展静止气象卫星系统和极轨气象卫星系统的国家,把我国的气象卫星事业和对卫星资料的应用带入一个新阶段。

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风云四号B星运行演示图

进入21世纪,风云系列气象卫星进入快速发展阶段,以更开放的数据政策和更稳定优良的数据品质,成为我国对地观测卫星的国际品牌。在国内,风云系列气象卫星为2500多家用户提供100多种卫星资料和产品。

在国际上,风云系列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,同时也是空间与重大灾害国际宪章机制下的值班卫星,为132个国家和地区提供服务。风云系列气象卫星每天生成超过100种各类地球物理参数产品,在超过120个行业中得到应用。

眺望未来 气象卫星发挥更大作用

台风、暴雨、强对流、大雾、沙尘……每一次灾害天气过程,都逃不出风云系列气象卫星的“火眼金睛”,它们可实现全球三维全天时和全天候的立体观测,服务于气象、海洋、水利、航空、农林牧渔等多领域。

2016年12月22日,中国碳卫星(TANSAT)在酒泉卫星发射基地成功发射升空并在轨运行。中国碳卫星作为我国第一代温室气体监测专用卫星,实现了空间温室气体高精度监测从无到有的突破。

目前,我国自行研制和发射了5颗搭载温室气体监测载荷的卫星,通过高光谱、激光雷达等技术获取主要温室气体的浓度分布和时间变化信息,初步形成了全球覆盖、多尺度、互为补充和验证的遥感业务监测与评估体系。

2025年第65个世界气象日的主题为“携手缩小预警差距”,风云系列气象卫星正焕发着作为防灾减灾主力军的活力。

到2030年,我国将构建高低轨协同、性能优良的风云气象卫星国际应用服务支撑体系,建成常态和应急兼备的运行体系。推进风云卫星服务在共建“一带一路”国家落地应用,在沿线重要城市天气预报服务专网上,沿线国家晴雨表将一览无余。提升卫星数据产品全球供给能力和国际化应用平台,提升国际应急服务保障能力,深度参与并有力支持联合国“全民早期预警”倡议。

苍穹添慧眼,寰宇变幻之风云尽在掌控中。构建人类命运共同体的气象担当,中国风云系列气象卫星同步世界发展趋势和潮流,为全球经济社会可持续发展和气象防灾减灾不断作出新贡献。

(责任编辑 / 王佳璇 美术编辑 / 周游)

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