气象预报揭秘：“风云三号”遇雾霾每4小时报一次

　　雾霾频频骚扰申城，烦不胜烦，能否像预报天气一样预测雾霾？东北地区前不久连降暴雪，有演变成雪灾的危险吗？

　　在气象预报背后，一个神秘家族在发挥重要作用。虽然我们看不见，但它时刻监测着全球风云变幻，日夜预报阴晴冷暖。有了它，日常的天气预报从朦胧水墨画变成精致工笔画；有了它，台风、暴雨、大雪等灾害性天气的监测和预报都能实现。

　　记者近日探访上海航天局第509所（上海卫星工程研究所），深入了解正在太空守护地球的风云三号气象卫星。

　　1　每天“画”4次世界气象图

　　天气预报的常客气象云图，就是风云气象卫星传回的宝贵资料。风云家族有哪些成员？目前在轨运行的有风云一号、风云二号和风云三号。一字之差，区别很大。

　　风云二号是静止轨道气象卫星。“它用凝视的方式观测，覆盖地球三分之一面积，5到25分钟出一次云图，是短时和临近天气预报的重要依据。”

　　风云一号与三号同属极轨气象卫星（太阳同步轨道），三号是一号的升级版，全球、全天候、多光谱、三维、定量观测，一颗卫星每12小时观测全球一次。

　　目前在轨运行的风云三号有2颗上午轨道卫星和1颗下午轨道卫星。“上、下午星组网观测，每天能观测地球4次，相当于每天画4次世界气象图，拿到4份全球气象观测图。”风云三号主任设计师李叶飞介绍。

　　在风云三号之前，我国的气象卫星要么不能全覆盖中国国土，要么拍照不够准确立体。“以前我们常抱怨24小时的天气预报不准，主要是因为静止轨道气象卫星相对地球是静止的，能目不转睛地注视特定区域的天气变化，但距地球3.6万公里，地面分辨率能力有限；极轨气象卫星的高度800公里左右，离地球近多了，但它绕着地球转，需过一段时间才能重复观测一个特定区域，相当于‘眨一次眼’，一些天气变化就在‘眨眼间’发生了。”

　　风云三号的视野范围达2900公里，最高分辨率250米。“对监测灾害天气和预报台风很有用。视野宽，能看到台风的形成与走向；视力佳，能准确捕捉到台风眼，推算登陆地点。”

　　2　“千里眼”助雾霾现出原形

　　风云三号搭载了紫外、可见、红外、微波等多谱段的12个遥感仪器。李叶飞说，它的遥感数据产品涉及全球大气温度、湿度、云和气溶胶、大气成分、陆表、海表等领域共55种类应用，是我国天气预报、气候预测、环境监测和空间天气监测的主力军。

　　任何一个遥感仪器都不容小觑。如紫外臭氧探测仪，能探测臭氧总量的全球分布和垂直分布，监测南极臭氧空洞变化和北极臭氧低值区等。对雾霾天气监测，也能发挥重要作用。

　　不过，李叶飞坦陈，雾霾定量监测和预报很难。“要想做到中长期预报，提前5到10天知道何时何地有雾霾，目前还做不到。”她说，雾霾的形成比较复杂，“通过风云三号的遥感仪器，可以探测到一些污染气体成分，但不能判断这些成分合起来是不是能形成霾。现在能做到简单雾霾的定性分析，还做不到定量监测。预报雾霾的精确度，取决于定量分析，有待将来更高精度的新型遥感仪器来实现。”

　　目前，针对持续大范围高污染的雾霾天气，风云三号卫星能对雾霾天气每4小时预报一次，及时监测雾霾主要覆盖省份、面积和强度等。它与分布各地的92个地面监测站共同组成了我国的雾霾立体监测体系。

　　李叶飞透露，根据雾霾近年来频发的环境状况，专门针对雾霾监测的卫星遥感仪器研究已被纳入课题。随着风云家族不断壮大，雾霾预报将会越来越准确。

　　3　微波遥感“看清”积雪深度

　　“风云三号的主要载荷之一微波成像仪很厉害。有了它，不管白天黑夜，还是阴转多云，‘视力’都不受影响，能随时获取地表温度、土壤水分、洪涝干旱、积雪深度、台风结构和大气含水量等信息。比如，通过微波探测，我们不仅能‘看到’积雪面积，还可以‘看清’深度。”

　　说到微波成像仪，李叶飞讲了一个小故事：有一年中国粮食歉收，需从国外大量进口时，国际粮价“恰巧”暴涨。因为美欧通过卫星观测并预计到了我国的粮食产量。我们只能以高价购粮，吃下哑巴亏。原来，微波成像仪能监测土壤湿度，中分辨率光谱成像仪可监测土壤水分和植被覆盖率等指标，较准确估算农作物面积，通过建模，便可测算出当年粮食收成。这些判断，如今的风云三号都能做到，这个“千里眼”功能与国家利益、人民财产休戚相关。

　　风云三号属于全球气象观察卫星，免费向世界各国提供全球大气、温度、湿度、风场、水汽、云层和辐射以及生态环境变化等气象资料和中期数值天气预报。以前，只有欧美掌握微波成像仪技术，我国航天技术人员从1994年起，技术攻关近20年，实现了进口转国产。现在就连欧美气象专家也评价，风云三号支撑着世界各个数值天气预报中心的业务，其微波遥感仪器的品质已与欧美相当。

　　“我国以往预报气象，离不开国外卫星的监测数据，由于存在时间差，数据更新慢，影响准确性。现在靠自己的遥感技术就能获取第一手气象数据，意味着中国在世界气象界有了更多话语权。”

　　4　研制晨昏星，预报将更准确

　　气象卫星主要监测天气系统和大气状态，上、下午时间段差异大。因此，极轨气象卫星采用组网观测方式，上午过境一颗卫星、下午过境一颗卫星，再加上夜间两次过境，其全球观测数据的时间分辨率可达6小时。

　　“观测间隔缩短，有利于预报和监测灾害性天气。”风云三号主任设计师刘波以监测积雪状况为例。上午星发回的照片显示积雪面积很大，下午星发回的照片显示积雪所剩无几，说明积雪不厚，迅速融化，不会造成雪灾。

　　就在2个多月前，风云三号第二颗上午星上天，为何要加一颗？

　　刘波解释，2008年发的第一颗上午星，设计寿命是3年，目前运转情况良好，但已属超期服役。为了确保气象资料万无一失，今年再发一颗上午星。与“哥哥”相比，它本领更大。增加多个遥感仪器探测通道，监测灵敏度和精度更高。

　　“过去，我国气象卫星的技术能力，相当于在太空给大气‘拍照’，呈现平面图像，立体探测能力不足。风云三号可以给大气‘做CT’，能监测大气温度、湿度和臭氧的垂直分布等。今年发的这颗星，大气层析能力更强。比如：此前0到30公里高的大气温度层，我们只能看到4层，现在可以看到15层。”

　　目前，上海卫星工程研究所正在研制晨昏星，未来天气预报将更准。每天上午8时全国天气会商时拿到的气象云图，其实是前一天下午星的数据。“将来有了晨昏星，又多了早晨6点和黄昏6点的监测数据，会商采用当天数据，更准确。”刘波补充说，南方暴雨天气也多出现在晨昏时分。

　　晨昏星发射后，双星组网变成三星组网，每4小时更新一次数据，有助于更加及时准确地发布全球气象预报和环境监测数据。