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风云四号再起风云



    喜欢用微信的同学,对微信的启动画面一定不陌生,但不一定知道,图中的地球源自于一张真实的照片。它是1972年阿波罗17号飞船上的航天员从4.5万千米外拍摄的,被称为“蓝色弹珠”。不过,2017年9月25日17时,微信启动画面中的“蓝色弹珠”,已经被换威风云四号A星拍摄的地球照片了。

    风云气象卫星是我国于1977年开始研制的气象卫星,1988年、1990年和1999年,我国先后发射了三颗第一代极地轨道气象卫星,即风云一号A、B、C星。1997年和2000年又先后发射了两颗静止轨道(卫星与地面的位置相对保持不变)气象卫星,命名为风云二号A、B星。2008年5月27日,我国成功发射风云三号A星新一代极地轨道气象卫星。

    风云四号A星是我国静止轨道气象卫星从第一代(风云二号)向第二代跨越的首发星,于2016年12月11日发射。目前,它正式交付国家气象局投入使用。它的正式投入使用,标志着我国静止轨道气象卫星观测系统实现了更新换代。

    一颗卫星两份活儿

    与风云二号相比,风云四号A星的观测空间分辨率提高了6倍。与国际同类卫星相比,它还增加了大气温度和湿度的三维结构观测能力,观测数据量提高了160倍。

    风云四号A星能取得这样优异的成绩,要归功于它携带的四大“神器”——多通道扫描成像辐射计、大气垂直探测仪、闪电成像仪以及空间天气仪器包。

    多通道扫描成像辐射计可利用红外光波识别地球上的植被、水汽等。大气垂直探测仪可利用不同光谱段的红外光波,获取大气温度和湿度的分布,为气象预报提供大范围、连续、快速、准确的信息。闪电成像仪可对观测区域内的闪电进行观测,实现对雷暴系统的实时、连续监测和跟踪,可为民航、铁路、电力等行业的安全保障等提供服务。闪电成像仪每年从春季到秋季观测我国大部分地区,其他时间观测印度洋和澳大利亚西部地区。空间天气仪器包中包含有高能粒子探测器、磁场强度计和空间天气效应探测器,能更准确地“感知”天气的变化。

    卫星在轨运行需要安静、稳定的环境,而探测仪器和拍摄仪器的相互干扰,一直是国际上的一个难题。欧洲一直将两者分别放在不同的两颗卫星上工作。

    我国全新研制的SAST-5000卫星平台,采用一系列特殊技术,解决了这一难题,实现了科学家让探测仪器与拍摄仪器在同一颗卫星上同时工作的设想。

    在该平台上,各种仪器“和谐”共处,既能探测又能即时拍摄清晰的图像,相比欧洲同类卫星,风云四号A星一颗卫星干了两颗卫星的活儿。

    长着“千里眼”能够“抓闪电”

    多通道扫描成像辐射计可谓风云四号A星的“千里眼”,它也是迄今为止我国静止轨道卫星上最先进的扫描成像辐射仪器。首次拍摄彩色卫星云图,风云四号A星就“出手不凡”:青藏高原上的湖泊、黄海上空的细胞状云系、赤道附近的热带对流等,均清晰可见。

    对于3.6万千米高的静止轨道,500米精度意味着什么?这相当于在几千米之外放置几盏灯,任意时刻想要看哪个就能看哪个,而且看得清清楚楚。这一精度与美国新一代静止气象卫星GOES-R相当,比风云二号提高了6倍。

    风云四号A星还搭载了我国首台星载闪电成像仪。它有广角镜头,可盯着我国及周边地区。它是个不休息的“摄影师”,时刻准备拍摄,每秒能拍摄500张照片,可以准确记录闪电的频率和强度。

    让天气预报更精确

    虽然带着“高大上”的装备,风云四号A星的应用却很接地气。什么时候下雨,在哪儿下雨,它能准确预报出来,让气象预报员工作起来有了准确的图像资料。

    2017年6月底至7月初我国南方地区的暴雨,在风云二号“眼中”是白花花的一片:而风云四号A星拍摄的云图,不仅能看到云的清晰结构,还能看到多层云、多种云,具备了解析暴雨天气不同云层水汽输送的能力。这对预报降雨,乃至了解整个暴雨过程的发生、发展等都有极大作用。

    2017年5月3日至7日,我国北方地区出现极强沙尘天气。然而沙尘开始时,很多地面监测站并没有发现它的踪迹。原因是在温带气旋作用下,沙尘被卷到了云层上面。但这一切并没有逃过风云四号A星的“眼睛”。它能够对沙尘进行立体监测,从而有效识别沙尘来源,并判断其发展的过程。

    风云四号A星已被世界气象组织纳入全球对地观测气象卫星序列,将为我国及亚太地区防灾减灾提供帮助。

张益群

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