干涉式大氣垂直探測儀掃描方式示意圖。

“風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星成功發(fā)射后，我們對局地強(qiáng)對流天氣的觀測頻次將從現(xiàn)在的6分鐘提高到1分鐘，預(yù)報(bào)時(shí)效可提前若干個小時(shí)，而且對臺風(fēng)的路徑和強(qiáng)度預(yù)測會更加精準(zhǔn)！”國家衛(wèi)星氣象中心副主任、風(fēng)云四號地面應(yīng)用系統(tǒng)總指揮魏彩英日前興奮地告訴記者。那它到底是個什么衛(wèi)星呢？

要了解風(fēng)云四號，首先要知道氣象衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星是指從太空對地球及其大氣層進(jìn)行氣象觀測的人造地球衛(wèi)星。它好比一個高懸在太空的自動化高級氣象站，是空間、遙感、計(jì)算機(jī)、通信和自動控制等高技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

魏彩英介紹，風(fēng)云四號科研試驗(yàn)衛(wèi)星是我國第二代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)星。它成功發(fā)射之后，將位于赤道上空3萬6千公里，對以我國為中心的、大約三分之一的地球進(jìn)行高頻次觀測，對天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測、環(huán)境監(jiān)測以及災(zāi)害性天氣預(yù)測等都有巨大的應(yīng)用潛能。后期，風(fēng)云四號系列氣象衛(wèi)星將接替風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星的業(yè)務(wù)，以保證靜止氣象衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星成功發(fā)射以后，對強(qiáng)對流天氣以及臺風(fēng)等災(zāi)害性天氣從發(fā)生、發(fā)展到消亡的觀測，無論從時(shí)效性、空間分辨率還是觀測手段上，都比之前的風(fēng)云二號有很大提高，它的應(yīng)用將使天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率大幅提高成為了可能。比如，根據(jù)前期地面應(yīng)用系統(tǒng)預(yù)先研究結(jié)果表明，大氣不穩(wěn)定指數(shù)產(chǎn)品可能先于雷達(dá)5-6個小時(shí)觀測到強(qiáng)對流天氣的發(fā)展指征，給政府決策部門及公眾提供了足夠的時(shí)間采取應(yīng)對措施，這對于我們的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、日常生活以及國家安全等方方面面將具有重要意義。

閃電成像儀觀測范圍。

2016年6月23日下午2點(diǎn)30左右，江蘇省鹽城市阜寧、射陽等地突發(fā)龍卷風(fēng)冰雹特別重大災(zāi)害，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，因?yàn)?zāi)死亡99人，受傷近846人，其中重傷近200人，受災(zāi)地區(qū)房屋倒損數(shù)量較多，電力通信設(shè)施被破壞，部分地區(qū)電力中斷，通信基站無信號。每逢汛期，雷電、冰雹、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降雨等強(qiáng)對流天氣頻發(fā)，破壞性極大，讓人唯恐避之不及。

“雹打一條線”、“雨隔一條路”、“東邊日出西邊雨”這些諺語形象地說明強(qiáng)對流天氣具有發(fā)生突然、天氣變化劇烈、破壞力極大等特點(diǎn)。而強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)是一道世界性的難題，尺度小又迅速發(fā)展的天氣系統(tǒng)，在氣象上來講是預(yù)報(bào)的難點(diǎn)。

魏彩英介紹，風(fēng)云四號衛(wèi)星采用了三軸穩(wěn)定控制方案，衛(wèi)星裝載多通道掃描成像輻射計(jì)、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間環(huán)境監(jiān)測儀器等多個有效載荷，這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用將有望提高我國對強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測和預(yù)報(bào)能力。

比如原來的風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星對區(qū)域性災(zāi)害性天氣的最短觀測時(shí)效是6分鐘一次，而風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星的多通道輻射計(jì)對1000平方公里范圍內(nèi)的觀測時(shí)效將縮短至1分鐘，這樣即便是來去匆匆的強(qiáng)對流天氣過程也會被收入眼底；同時(shí)，風(fēng)云四號是世界上首個高軌氣象衛(wèi)星搭載干涉式大氣垂直探測儀的衛(wèi)星，可在垂直方向上對大氣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度定量探測，直接為大氣做“CT”，它觀測到的大氣不穩(wěn)定指數(shù)將比雷達(dá)回波可以提前若干個小時(shí)，也就是當(dāng)有強(qiáng)對流天氣苗頭時(shí)，可以比以前提前幾個小時(shí)做出預(yù)測預(yù)報(bào)；此外，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，很多強(qiáng)對流天氣都伴隨著閃電發(fā)生，而風(fēng)云四號還是一個可以抓閃電的衛(wèi)星，它搭載的閃電成像儀是亞太地區(qū)首臺靜止軌道閃電遙感儀器，它將以每秒500幀的速度準(zhǔn)確記錄閃電的頻次和強(qiáng)度，結(jié)合云圖特征，實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測與跟蹤，將進(jìn)一步提高我國對強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。

氣象衛(wèi)星觀測到的臺風(fēng)眼。（資料圖）

2016，第21號臺風(fēng)“莎莉嘉”先后登陸海南、廣西；第22號臺風(fēng)“海馬”登陸廣東。兩個臺風(fēng)共造成廣東、廣西、福建、海南、江西5?。▍^(qū)）直接經(jīng)濟(jì)損失近90億元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年臺風(fēng)已經(jīng)給我過造成110余人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失超300億元。

在風(fēng)云四號衛(wèi)星發(fā)射后，臺風(fēng)定位和強(qiáng)度預(yù)測等信息將會更加精準(zhǔn)，有助于我國提升對臺風(fēng)災(zāi)害的防范能力。魏彩英介紹，相對于風(fēng)云二號而言，風(fēng)云四號成像探測波段由5個波段增加到14個，最高空間分辨率由1.25千米提高到0.5千米，對大氣和云的監(jiān)測頻次由原來的30分鐘提高到15分鐘，對于區(qū)域目標(biāo)可縮短到1-2分鐘。其中，對于臺風(fēng)云圖的分辨率更高，相當(dāng)于由原來的“高清”發(fā)展到“超清”的水平，而時(shí)間、空間分辨率的提高將更準(zhǔn)確測定的臺風(fēng)位置，云圖譜段的增加和定標(biāo)改進(jìn)將更精確測算臺風(fēng)的強(qiáng)度。

風(fēng)云四號科研試驗(yàn)衛(wèi)星圖。

我國從1988年9月7日發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星—“風(fēng)云一號”太陽同步軌道氣象衛(wèi)星。迄今為止，已成功發(fā)射14顆氣象衛(wèi)星，其中7顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，隨著中國靜止和極軌氣象衛(wèi)星的相繼成功發(fā)射和投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，風(fēng)云二號、風(fēng)云三號都被世界氣象組織納入全球業(yè)務(wù)應(yīng)用氣象衛(wèi)星序列之中。中國已成為同時(shí)擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的少數(shù)國家之一，并且在地球觀測組織（GEO）中發(fā)揮了重要作用。

魏彩英介紹，除了天氣預(yù)報(bào)，風(fēng)云衛(wèi)星還廣泛應(yīng)用于氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、航天、環(huán)保等領(lǐng)域。據(jù)了解，僅國內(nèi)接收和利用風(fēng)云衛(wèi)星資料的用戶就超過2500家，風(fēng)云衛(wèi)星的投入產(chǎn)出比高達(dá)1：40。

今年10月23日，上海航天技術(shù)研究院抓總研制的我國第二代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號運(yùn)抵西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，12月11日成功發(fā)射。風(fēng)云四號01星的成功發(fā)射將是我國靜止氣象衛(wèi)星的更新?lián)Q代的重要標(biāo)志，靜止軌道的天基探測技術(shù)有質(zhì)的飛躍，中國在國際上首次實(shí)現(xiàn)靜止軌道的大氣三維溫濕度探測，在國內(nèi)/亞太區(qū)域首次實(shí)現(xiàn)星載閃電成像探測。