中國(guó)新氣象洞察世界風(fēng)云

如果有機(jī)會(huì)從太空回眸地球，相信每個(gè)人都會(huì)驚嘆于宇宙之浩渺，而心中油然而生對(duì)地球家園的深深眷戀。這共通的情感或許就是社交軟件微信把地球圖片設(shè)定為開(kāi)機(jī)畫(huà)面的原因吧。這張6年來(lái)被億萬(wàn)人無(wú)數(shù)次刷屏的地球圖片被昵稱(chēng)為“藍(lán)色彈珠”，是美國(guó)阿波羅17號(hào)太空飛船的杰作。

風(fēng)云四號(hào)A星對(duì)地觀測(cè)示意圖

新華社發(fā)

然而，從9月25日至9月28日，細(xì)心的用戶(hù)會(huì)發(fā)現(xiàn)，微信開(kāi)機(jī)畫(huà)面的地球圖片被悄然更換了，之前以非洲大陸為主體的視角被中國(guó)為主體的東亞視角所取代，微信運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)對(duì)圖片更換行為的解釋是，此舉寓意從“人類(lèi)起源”到“華夏文明”的歷史發(fā)展，旨在向億萬(wàn)微信用戶(hù)展示華夏大地的河山風(fēng)貌。而新圖片是一張最新氣象云圖，由中國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)A星所拍攝，其版權(quán)屬于中國(guó)。

微信此舉與其說(shuō)是追求視覺(jué)變化，不如說(shuō)是向迅猛發(fā)展的中國(guó)航天事業(yè)和中國(guó)氣象科技的一次致敬。經(jīng)過(guò)幾十年特別是最近5年來(lái)的發(fā)展，中國(guó)氣象科技在航天事業(yè)的鼎力支持下，實(shí)現(xiàn)了新的重大跨越，邁入強(qiáng)國(guó)行列。

躍升至世界一流

仔細(xì)端詳新?lián)Q上的微信開(kāi)機(jī)畫(huà)面，我們可以看到，白色的云團(tuán)籠罩下，中國(guó)所在的東亞大陸的輪廓清晰可辨，東北亞和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)白云濃厚，而左下角澳洲大陸則沒(méi)有云層遮蔽，可以一覽無(wú)余。

氣象專(zhuān)業(yè)工作者從這張氣象云圖所解讀出來(lái)的信息豐富程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要超過(guò)我們普通人。作為當(dāng)今世界最先進(jìn)的氣象衛(wèi)星，風(fēng)云四號(hào)A星可謂裝備先進(jìn)、性能強(qiáng)大，能夠見(jiàn)微知著、明察秋毫之末。

風(fēng)云四號(hào)A星于2016年12月11日成功發(fā)射，是中國(guó)靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代向第二代跨越的首發(fā)星。該衛(wèi)星與其第一代靜止軌道衛(wèi)星風(fēng)云二號(hào)相比，在諸多方面實(shí)現(xiàn)了突破和創(chuàng)新，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)際空白。

在中國(guó)氣象局衛(wèi)星專(zhuān)家、中國(guó)工程院院士許建民看來(lái)，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星作為風(fēng)云靜止衛(wèi)星系列最大的突破之一是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定技術(shù)的飛躍，即從“自旋穩(wěn)定”到“三軸穩(wěn)定”。

氣象衛(wèi)星面對(duì)的核心問(wèn)題是提高對(duì)地觀測(cè)和掃描的效率，而衛(wèi)星自身的穩(wěn)定性是提高觀測(cè)和掃描效率的關(guān)鍵。中國(guó)氣象衛(wèi)星傳統(tǒng)上采用自旋穩(wěn)定技術(shù)，即靠衛(wèi)星自我旋轉(zhuǎn)來(lái)穩(wěn)定，就像陀螺一樣在太空旋轉(zhuǎn)，但是自旋一周360度，對(duì)準(zhǔn)地球的時(shí)間比例很低，由此效率大打折扣，而采用新的三軸穩(wěn)定技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定拍攝掃描的同時(shí)，始終面向地球，大大提高了工作效率。

高精度掃描控制技術(shù)是風(fēng)云四號(hào)的“殺手锏”之一，而高精度角度傳感器是該技術(shù)的核心和關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)突破，研究團(tuán)隊(duì)付諸了艱苦卓絕的努力，終于取得成功。在此過(guò)程中還發(fā)生了頗為傳奇的故事。

據(jù)風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星掃描成像輻射計(jì)副主任設(shè)計(jì)師、中科院上海技術(shù)物理研究所副研究員沈霞介紹，研究團(tuán)隊(duì)在遭遇技術(shù)困難之際，輾轉(zhuǎn)找到了一位江蘇常州的老科技工作者，他居然在國(guó)家課題的支持下，較早就研制出了世界上一流水平的角度傳感器。在其技術(shù)支持下，科研人員合力解決了一系列問(wèn)題，最終高水平角度傳感器應(yīng)用在衛(wèi)星的四臺(tái)載荷上。

應(yīng)用最新黑科技的高性能載荷是風(fēng)云四號(hào)準(zhǔn)確觀測(cè)能力的重要基礎(chǔ)。它是當(dāng)之無(wú)愧的“閃電獵手”，它裝載了中國(guó)首次研制的閃電成像儀，具備了區(qū)域閃電探測(cè)能力。

中國(guó)氣象局國(guó)家衛(wèi)星氣象中心、風(fēng)云四號(hào)地面應(yīng)用系統(tǒng)副總師陸風(fēng)介紹說(shuō)，如果某地閃電非常密集，該地的云在未來(lái)兩三小時(shí)會(huì)快速發(fā)展，會(huì)有強(qiáng)天氣發(fā)生，風(fēng)云四號(hào)具備捕捉閃電的超強(qiáng)能力，其攜帶的儀器性能非常優(yōu)秀，一秒鐘能“看”500次閃電，不會(huì)有遺漏，這對(duì)臨近預(yù)報(bào)有非常大的幫助。

風(fēng)云四號(hào)A星獲取的首批地球云圖之一

(中國(guó)航天科技集團(tuán)官方網(wǎng)站)

四十多年埋頭苦干

作為氣象災(zāi)害頻仍的國(guó)家，中國(guó)高度重視氣象衛(wèi)星的研發(fā)和利用。風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師董超華介紹說(shuō)，早在1969年，中國(guó)就提出，“要搞我國(guó)自己的氣象衛(wèi)星”。1972 年，研制氣象衛(wèi)星被正式納入國(guó)家計(jì)劃。1988年9月7日，風(fēng)云一號(hào)A試驗(yàn)應(yīng)用極軌氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，攜帶一臺(tái)5通道可見(jiàn)光紅外掃描輻射計(jì)，對(duì)地遙感。在此后14年間，風(fēng)云一號(hào)B、C、D星接連發(fā)射。

1997年6月，風(fēng)云二號(hào)A試驗(yàn)應(yīng)用靜止氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，攜帶一臺(tái)3通道可見(jiàn)光紅外掃描輻射計(jì)，這標(biāo)志中國(guó)已成為能夠自行研制和發(fā)射極軌和靜止兩個(gè)系列氣象衛(wèi)星的國(guó)家。2008年5月，中國(guó)新一代極軌氣象衛(wèi)星系列的首發(fā)星──風(fēng)云三號(hào)A星發(fā)射成功。它攜帶了11臺(tái)儀器，除可見(jiàn)光紅外掃描輻射計(jì)和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器是繼承性?xún)x器外，其余均為新研制開(kāi)發(fā)，且是第一次載入衛(wèi)星的儀器。8年之后，中國(guó)發(fā)射了風(fēng)云四號(hào)A星，把靜止軌道衛(wèi)星升級(jí)為性能空前強(qiáng)大的第二代。

截至目前，中國(guó)共有8顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星在軌運(yùn)行，已經(jīng)成為世界上少數(shù)幾個(gè)同時(shí)擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國(guó)家之一，形成了“多星在軌、組網(wǎng)觀測(cè)、統(tǒng)籌運(yùn)行、互為備份”的業(yè)務(wù)格局。

陸風(fēng)介紹說(shuō)，其中有3顆極軌系列衛(wèi)星在軌運(yùn)行，它們每天上午和下午對(duì)全球進(jìn)行觀測(cè)，此外有5顆靜止軌道氣象衛(wèi)星在軌運(yùn)行，對(duì)以中國(guó)為中心的1/3個(gè)地球的中低緯進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)。

風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星在天氣預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)急氣象保障等方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)云氣象衛(wèi)星投入產(chǎn)出比達(dá)1︰40 ，是中國(guó)民用遙感衛(wèi)星中應(yīng)用范圍最廣、效益發(fā)揮最好的衛(wèi)星。

助力全球防災(zāi)減災(zāi)

經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，中國(guó)風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星在國(guó)際上的品牌影響力日益提升，特別是成功實(shí)現(xiàn)了升級(jí)換代之后，已經(jīng)當(dāng)之無(wú)愧地成為國(guó)際民用遙感衛(wèi)星中應(yīng)用范圍最廣、效益發(fā)揮最好的衛(wèi)星之一。

中國(guó)“風(fēng)云”作為全球?qū)Φ赜^測(cè)氣象衛(wèi)星中的重要成員，觀測(cè)數(shù)據(jù)也面向全球開(kāi)放、實(shí)時(shí)共享，在天氣預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。據(jù)陸風(fēng)介紹，到目前，已有90多個(gè)國(guó)家在用風(fēng)云氣象衛(wèi)星，在亞太區(qū)域有18個(gè)國(guó)家設(shè)立了衛(wèi)星接收站，時(shí)時(shí)接收風(fēng)云衛(wèi)星的觀測(cè)資料，為天氣、氣候和防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

陸風(fēng)特別提到，風(fēng)云系列靜止軌道氣象衛(wèi)星對(duì)“一帶一路”沿線(xiàn)國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)具有特別重要價(jià)值。他說(shuō)，由于風(fēng)云衛(wèi)星對(duì)“一帶一路”沿線(xiàn)具有很好的覆蓋，相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)，可以為這些國(guó)家有關(guān)部門(mén)開(kāi)展氣候預(yù)測(cè)提供重要支撐。而風(fēng)云衛(wèi)星的表現(xiàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。

2016年8月中旬，巴基斯坦開(kāi)伯爾-普赫?qǐng)D赫瓦省遭遇突發(fā)強(qiáng)降水山體滑坡。災(zāi)害來(lái)臨前，風(fēng)云二號(hào)E星提前捕捉到強(qiáng)降水跡象，氣象預(yù)警及時(shí)發(fā)出。根據(jù)預(yù)警，當(dāng)?shù)胤忾]道路、轉(zhuǎn)移游客，避免了人員傷亡，減少了財(cái)產(chǎn)損失。

風(fēng)云四號(hào)A星已經(jīng)在軌運(yùn)行數(shù)月，不僅經(jīng)受了諸多測(cè)試的考驗(yàn)，而且小試牛刀、初露鋒芒。今年以來(lái)，我國(guó)遭遇多種天氣氣象類(lèi)型，5月份北方地區(qū)嚴(yán)重沙塵、6月份的華北特大暴雨、6月底至7月初南方持續(xù)降水以及“苗柏”“南瑪都”臺(tái)風(fēng)等形成發(fā)展，風(fēng)云四號(hào)A星充分展現(xiàn)了其高性能，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了氣象條件的形成發(fā)展演變，為防災(zāi)減災(zāi)等科學(xué)應(yīng)對(duì)提供了重要支撐。目前，風(fēng)云四號(hào)已被世界氣象組織納入全球?qū)Φ赜^測(cè)氣象衛(wèi)星序列，有望在2017年底具備試運(yùn)行和服務(wù)能力，將為中國(guó)和國(guó)際防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供支撐保障。

我們相信，中國(guó)正在升級(jí)換代的新氣象衛(wèi)星系統(tǒng)必將以更優(yōu)異的表現(xiàn)，洞察世界的風(fēng)云變幻，造福于人們的生產(chǎn)和生活。(本報(bào)記者 張保淑)