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我國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星高效助力防災(zāi)減災(zāi)

時間:2016年07月26日 信息來源:不詳 點(diǎn)擊:1894 字體:

入汛以來,我國多地遭遇持續(xù)強(qiáng)降雨。從7月19日至20日,包括京津地區(qū)在內(nèi)的華北地區(qū)普降大雨。而兩周前,南方多地抗洪救災(zāi)的場景還歷歷在目。面對嚴(yán)峻形勢,中國航天科技集團(tuán)公司積極為社會搶險救災(zāi)提供各種衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)等技術(shù)支持,其中號稱氣象“千里眼”的風(fēng)云系列衛(wèi)星正時刻緊盯天氣變化。

7月20日氣象衛(wèi)星監(jiān)測圖像。華北、黃淮、江漢等地區(qū)持續(xù)維持大范圍強(qiáng)降雨天氣,需關(guān)注降水可能引發(fā)的災(zāi)害。

作用: 洞觀天地“千里眼”

7月10日13點(diǎn)45分,今年的第一號臺風(fēng)“尼伯特”登陸我國福建省泉州石獅市。

面對來勢洶洶的臺風(fēng),我國氣象工程師們并不慌張。“尼伯特”生成時,氣象工程師們就根據(jù)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行了精準(zhǔn)預(yù)測判斷。在各地氣象部門的及時通知下,“尼伯特”經(jīng)過地區(qū)并沒有發(fā)生人員傷亡,財物損失被降到最低。

為氣象工程師們提供數(shù)據(jù)支持的一大利器便是風(fēng)云系列衛(wèi)星。

同樣,在前不久的南方暴雨中,從6月30日到7月6日,中國氣象局分別于6月30日20點(diǎn)至7月2日8點(diǎn)、7月2日10點(diǎn)至7月4日8點(diǎn)、7月4日10點(diǎn)至7月5日8點(diǎn)、7月6日11點(diǎn)至7月9日22點(diǎn),4次實施風(fēng)云二號F星每6分鐘一次的區(qū)域加密觀測。

另據(jù)中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心7月8日發(fā)布的兩份水情監(jiān)測報告顯示,通過氣象衛(wèi)星監(jiān)測,湖北東部長江流域、安徽宣城市、江蘇高淳縣等地水體范圍較前期有所增大。

“能夠完成這些精細(xì)監(jiān)測和及時準(zhǔn)確預(yù)報,正是利用了風(fēng)云衛(wèi)星下傳的數(shù)據(jù)。”中央氣象局衛(wèi)星中心工程師方翔介紹,而準(zhǔn)確預(yù)測降雨、對洪災(zāi)地區(qū)進(jìn)行實時監(jiān)控正是防災(zāi)救災(zāi)的關(guān)鍵。

風(fēng)云系列衛(wèi)星是我國專門為觀測氣象變化研制的衛(wèi)星,為我國氣象觀測提供堅實的支撐作用。在1998年的特大洪澇災(zāi)害中,風(fēng)云二號衛(wèi)星的正式投入應(yīng)用被稱為“我國氣象監(jiān)測史上的里程碑”。

中國航天科技集團(tuán)公司八院院長助理張春明介紹,目前,我國風(fēng)云衛(wèi)星可以提供高精度大范圍的大氣信息產(chǎn)品,涵蓋了紫外、可見光、紅外、微波產(chǎn)品,大范圍水汽分布、大氣強(qiáng)對流判別圖像等。

他補(bǔ)充說:“通過風(fēng)云衛(wèi)星不同角度、不同層次的產(chǎn)品,相關(guān)部門可密切監(jiān)視大氣狀態(tài),準(zhǔn)確預(yù)估強(qiáng)對流云團(tuán)的行進(jìn)路線和強(qiáng)對流天氣的發(fā)生地區(qū),并有針對性地發(fā)布災(zāi)害預(yù)警,有效調(diào)撥現(xiàn)有的抗災(zāi)救災(zāi)資源?!?/p>

中國氣象局資料顯示:截至2015年年底,利用風(fēng)云二號衛(wèi)星我國已經(jīng)對西太平洋生成的415個臺風(fēng)、登陸或影響我國的153個臺風(fēng)監(jiān)測實現(xiàn)了全覆蓋。氣象衛(wèi)星資料的加入,使臺風(fēng)預(yù)報準(zhǔn)確率連年提升,2015年中央氣象臺臺風(fēng)24小時路徑預(yù)報誤差首次低于70公里,達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

我國氣象衛(wèi)星的快速發(fā)展讓中國氣象局局長鄭國光非常提氣,尤其是在風(fēng)云三號衛(wèi)星投入使用后,我國氣象觀測能力更加強(qiáng)大,所獲數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

“風(fēng)云二號衛(wèi)星已經(jīng)可以提供最高每25分鐘一次全地球圓盤觀測、每6分鐘一次區(qū)域觀測;風(fēng)云三號衛(wèi)星可每天對地球同一區(qū)域完成4次三維立體觀測,光譜范圍從可見光、紅外覆蓋到紫外和微波;衛(wèi)星定標(biāo)、定位和反演技術(shù)接近國際先進(jìn)水平,衛(wèi)星資料實現(xiàn)了從定性到定量應(yīng)用的轉(zhuǎn)變?!编崌庹f。

氣象“千里眼”的功能非常強(qiáng)大,它不光能監(jiān)測臺風(fēng),還為提高我國暴雨、洪澇、干旱、冰雪、沙塵暴、霧霾監(jiān)測預(yù)報水平發(fā)揮了重要的作用。

據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,利用風(fēng)云衛(wèi)星反演的海表溫度、長波輻射、植被指數(shù)、積雪、大氣成分等產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于全球和區(qū)域性氣象與氣候變化業(yè)務(wù),為全面加強(qiáng)應(yīng)對氣候變化能力建設(shè)提供客觀科學(xué)依據(jù)。

而從另外一重維度上看,鄭國光認(rèn)為我國風(fēng)云衛(wèi)星的發(fā)展意義則更為重大——“該系列衛(wèi)星能夠提升我國參與全球競爭的能力,增強(qiáng)了我國在相關(guān)國際活動中的話語權(quán)。不僅擺脫了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)和業(yè)務(wù)壟斷,而且確立了我國在地球觀測領(lǐng)域的國際地位?!?/p>

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7月18日風(fēng)云三號C氣象衛(wèi)星監(jiān)測圖像。內(nèi)蒙古東部、東北中南部、黃淮等地受東移冷渦云系影響繼續(xù)出現(xiàn)降水天氣,但雨量和范圍有所東移減弱,以小到中雨為主,局地大雨。

難題: 世界性預(yù)報短板如何破解

迄今為止,我國已成功發(fā)射了由中國航天科技集團(tuán)公司抓總研制的14顆氣象衛(wèi)星。其中7顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行,實現(xiàn)了極軌氣象衛(wèi)星升級換代和上、下午星組網(wǎng)觀測,形成了靜止氣象衛(wèi)星“多星在軌、統(tǒng)籌運(yùn)行、互為備份、適時加密”的業(yè)務(wù)運(yùn)行格局。

在市場中,國內(nèi)接收與利用風(fēng)云衛(wèi)星資料的用戶已超過2500家,為氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、航天、環(huán)保等領(lǐng)域提供了大量科學(xué)數(shù)據(jù),支持了78個國家重點(diǎn)科研項目,為我國防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、保障生態(tài)文明建設(shè)等作出了重要貢獻(xiàn)。

風(fēng)云氣象衛(wèi)星在國際觀測領(lǐng)域的地位越來越高,影響越來越大。風(fēng)云氣象衛(wèi)星以其先進(jìn)的技術(shù)水平、運(yùn)行的可靠性和較高的穩(wěn)定性,與美國、歐洲風(fēng)云氣象衛(wèi)星一起成為全球?qū)Φ赜^測網(wǎng)中名副其實的主力軍,承擔(dān)起全球?qū)﹃懙?、大氣、海洋、地表環(huán)境全天候連續(xù)觀測的責(zé)任。

不過,從客觀角度來說,目前,國內(nèi)外氣象衛(wèi)星也還有不少進(jìn)步空間。

面對越來越頻發(fā)的極端天氣,各國氣象衛(wèi)星由于客觀因素所限,在監(jiān)測方面還有力不從心的地方。

國家衛(wèi)星氣象中心主任楊軍說,這些短板可以從兩方面來理解,“一是衛(wèi)星資料空間、時間分辨率不夠,影響小尺度強(qiáng)對流云團(tuán)上沖云頂特征連續(xù)監(jiān)測和清晰識別;二是靜止衛(wèi)星目前還不能穿透云層看到云團(tuán)內(nèi)部,無法獲得垂直運(yùn)動等更多信息?!?/p>

氣象專家表示,中小尺度災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)警需要更高時空分辨率的觀測,而這一點(diǎn)是短板,且是世界性的短板。也就是說,我國風(fēng)云衛(wèi)星不具備預(yù)報小區(qū)域極端天氣的能力。從目前來看,世界上任何一個國家氣象衛(wèi)星也都不具備這種監(jiān)測能力。

需要提高風(fēng)云氣象衛(wèi)星觀測的時空分辨率,才能有效防范氣候變暖背景下呈多發(fā)、重發(fā)態(tài)勢的氣象災(zāi)害和衍生災(zāi)害,保障我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全。

在風(fēng)云四號衛(wèi)星總設(shè)計師董瑤??磥?,存在這種短板的原因是世界上在軌運(yùn)行的高軌道氣象衛(wèi)星并沒有技術(shù)能力安裝微波探測器,而地面雷達(dá)探測范圍有限,所以并不是每個小區(qū)域極端天氣都能夠被氣象部門盡收眼底。

不可否認(rèn)的是,目前我國在軌的氣象衛(wèi)星核心遙感儀器的時間空間光譜分辨率主要性能指標(biāo)仍與美國、歐洲、日本的氣象衛(wèi)星存在一定差距。董瑤海說,“不過,我國在低軌道氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星級水平上已經(jīng)與歐美國家相當(dāng),有些儀器水平甚至已經(jīng)達(dá)到更高水平?!?/p>

未來: 按需布局 創(chuàng)新發(fā)展

經(jīng)過幾十年來氣象科技工作者和航天科技工作者的不懈努力,風(fēng)云系列衛(wèi)星走過了從無到有、從小到大、從弱到強(qiáng)的發(fā)展之路,已成為全球?qū)Φ赜^測業(yè)務(wù)衛(wèi)星序列的重要成員。

據(jù)統(tǒng)計,風(fēng)云氣象衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用大幅減少了我國臺風(fēng)、暴雨、洪澇等災(zāi)害性天氣造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。據(jù)不完全估算,僅2010年氣象衛(wèi)星投入產(chǎn)出效益比就已經(jīng)達(dá)到1:50。

用國防科工局副局長吳艷華的話來說,未來10到15年,將是我國氣象衛(wèi)星快速發(fā)展的黃金期。站在巨人的肩膀上,我國氣象衛(wèi)星如何向著更高的目標(biāo)再邁一步,實現(xiàn)彎道超車,已經(jīng)成為刻不容緩的議題。

對此,鄭國光認(rèn)為,風(fēng)云衛(wèi)星研制要不斷創(chuàng)新,同時,應(yīng)對氣象衛(wèi)星的軌道提出更加合理的布局,要在傳承大的綜合衛(wèi)星平臺同時,根據(jù)實際需要探討利用新的平臺,研究發(fā)展單一任務(wù)的小衛(wèi)星。

他認(rèn)為,我國氣象衛(wèi)星要進(jìn)一步分析應(yīng)用需求和技術(shù)指標(biāo)關(guān)系,提出更加符合實際需求的技術(shù)指標(biāo)體系,加強(qiáng)關(guān)鍵部件的功能,提升衛(wèi)星平臺和遙感儀器的質(zhì)量和技術(shù)水平。

準(zhǔn)確的氣候監(jiān)測是系統(tǒng)作戰(zhàn)的成果。風(fēng)云衛(wèi)星想要充分發(fā)揮作用,體系建設(shè)一樣必不可少。

在楊軍看來,協(xié)同發(fā)展也很重要,構(gòu)建對地觀測的新體系,遵循衛(wèi)星研發(fā)的客觀規(guī)律,做到遙感儀器研發(fā)先于衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用技術(shù)研究先于應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。

“建議將風(fēng)云氣象衛(wèi)星的觀測與地基空基觀測進(jìn)一步統(tǒng)籌考慮?!睏钴娬J(rèn)為,“未來,我國應(yīng)該推動天地空一體化的系統(tǒng)監(jiān)測優(yōu)化,并將其作為國家空間基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,與陸地遙感和海洋遙感衛(wèi)星系列共同協(xié)作,形成我國對地觀測的新體系。”

在衛(wèi)星應(yīng)用方面,相關(guān)專家建議,應(yīng)該充分利用移動互聯(lián)、智能終端、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù),充分考慮統(tǒng)籌用戶一般性需求和專業(yè)用戶個性化需求,建立完善高效便利的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng),強(qiáng)化風(fēng)云衛(wèi)星和其他衛(wèi)星資料綜合應(yīng)用,提高氣象監(jiān)測預(yù)報服務(wù)等能力和水平,提高風(fēng)云氣象衛(wèi)星綜合應(yīng)用效率。

遠(yuǎn)大的理想還要腳踏實地逐步實現(xiàn)。今年下半年,我國風(fēng)云四號衛(wèi)星將要出征太空,以此為標(biāo)志,我國氣象衛(wèi)星發(fā)展將踏上新的征程。

據(jù)董瑤海介紹,與我國現(xiàn)有氣象衛(wèi)星相比,風(fēng)云四號衛(wèi)星探測通道更多,探測精度更高,尤其是其時間分辨率可以比風(fēng)云二號衛(wèi)星提高整整一倍。不僅如此,風(fēng)云四號衛(wèi)星還配備了世界首個高軌氣象衛(wèi)星垂直探測儀,可以直接為大氣做“CT”。

“氣象衛(wèi)星的發(fā)展面臨‘慢進(jìn)則退’的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),而我們正在不斷努力。中國用幾十年的時間使風(fēng)云衛(wèi)星取得了今天的成果,之后更高效地助力防災(zāi)減災(zāi),引領(lǐng)世界氣象衛(wèi)星領(lǐng)域大潮的時刻還會遠(yuǎn)嗎?”董瑤海反問道。




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