气象卫星|一文读懂风云气象卫星50年如何改变中国，未来两次发射“值得期待” 卫星|航空航天|科

【环球时报-环球网报道采访人员马俊】风云卫星气象事业50周年座谈会10日在北京召开。国家卫星气象中心主任、风云气象卫星工程总设计师杨军对风云卫星广泛的社会价值和经济效益给出高度评价：“无论是监测强降雨、台风等传统气象灾害，还是森林火灾等其他自然灾害，中国风云气象卫星在减轻灾害损失方面拥有非常高的性价比，投入产出可以达到1：40” 。据《环球时报》采访人员了解，依靠风云系列卫星，中国在气象国际合作领域已经从单纯的受益者转变为输出方，拥有许多独步天下的能力，为全球用户提供不可替代的气象观测服务。
从“跟跑”到“局部领跑”
杨军介绍说，从周恩来总理于1970年亲自批准下达气象卫星研制任务算起，经过50年的奋斗，我国已成功发射两代四型共17颗风云系列气象卫星，目前7颗在轨运行。从北极圈到南极大陆， “6站1中心”对海量卫星数据进行接收、处理和分发；每5分钟，就有一张中国区域云图生成……

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▲喜马拉雅山
其中风云一号、风云三号等以奇数作为标记的风云卫星属于“极轨气象卫星” 。它运行在距离地面约700公里的轨道上，每天绕着地球飞行14圈，可以把地球表面均匀无缝隙地观测一遍。风云二号、风云四号等偶数标记的卫星是静止轨道卫星，它们运行在距离地面3.58万公里的地球同步轨道上，相对地球保持静止，可以观测地球表面1/3的固定区域，保证对同一目标地区进行持续不断的气象观测。 “静止轨道卫星远有远的好处，站得高看得远，而极轨卫星比较低，看得更仔细，这两种卫星的搭配构成了中国风云卫星的观测网。 ”
中国由此成为世界上唯一同时拥有极轨和静止两个系列气象卫星的发展中国家。在50年的发展历程中，依靠一代代科学家不断探索、攻艰克难，从零开始的风云卫星以“小步快跑”的方式，实现从跟跑到局部领跑的跨越。杨军透露， 2016年发射的中国第二代静止气象卫星风云四号A星对中国区域可实现每5分钟一次的观测覆盖，最高分辨率从1.25公里提高到500米，并且在全球首次实现静止轨道大气高光谱垂直探测，综合探测水平国际领先。 2017年发射的风云三号D卫星搭载有世界上首台能获取全球250米分辨率红外分裂窗区资料的成像仪器，可以每日无缝隙获取全球250米分辨率红外图像，这种独步天下的能力为全球生态环境、灾害监测和气候评估提供中国观测方案。 “风云卫星在体系上非常完整，可以说，其他国家拥有的探测能力我们都有，我们所有的，他们有些没有。 ”

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▲风云一号A星首幅图
此外，风云卫星的空间覆盖性非常巨大，从中国东边的西太平洋到中国本土，再延伸到印度洋，实现静止轨道全覆盖，这种能力同样在亚太区域独一无二。例如闪电监测是新一代气象卫星的重要功能，最近肆虐美国加州的山火大都就是由于雷击引燃干枯林地所致。风云气象卫星工程副总设计师唐世浩介绍说，目前只有美国和中国的静止气象卫星拥有闪电成像仪，但美国卫星监测范围仅限于美国及周边区域，欧亚地区只有风云卫星具备静止轨道闪电监测能力。
减灾方面效果明显
杨军表示，按照国际通行的标准计算，风云卫星在减轻灾害损失、服务经济社会发展所产生的效益非常高，投入产出可以达到1：40 。他介绍说，中国是自然灾害非常严重的国家，每年强降水导致的洪涝和泥石流、干旱和大风引发的沙尘暴、闪电引燃的森林火灾等自然灾害频发，其中70%以上的自然灾害就是因为气象原因造成的。 “气象问题研究透了，除了地震以外的大部分灾害都能搞明白，这也是为什么各国都在大力发展气象卫星的原因。 ”

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▲沙尘监测：风云四号A星于2017年5月4日监测内蒙古强沙尘天气
唐世浩介绍说：天气预报的精度与同化的气象卫星资料数量成正比。在气象防灾减灾时，由于得到大量卫星资料，使台风的路径预报、强度预报越来越准。自从风云二号卫星投入运行以来至2020年8月底，西太平洋生成的566个台风、登陆我国的165个台风监测无一漏网。风云四号卫星投入运行后，我国对台风、暴雨等灾害天气监测识别时效从15分钟提高到5分钟，暴雨预警准确率提高到89% ， 24小时台风路径预报平均误差从95公里减小到71公里，优于美国、日本等国。中国气象局初步建成世界一流的防灾减灾预警服务体系，被世界气象组织认定为世界气象中心之一。分页标题
但要打造如此精准的预报能力，除了携带各种专业设备外，对气象卫星平台自身也提出很高的要求。作为防灾减灾第一道防线，气象卫星必须由多颗卫星组成星座，通过协同工作“抓早抓小” ，第一时间发现各种灾害的发生并记录整个过程。例如森林火灾有时是晚上发生，如果当时没有卫星及时发现，等到第二天火灾可能已经呈现燎原之势了。

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▲火情监测：风云三号B星于2020年3月30日监测四川云南火情
此外，现代气象卫星的服役寿命动辄八年到十年，一旦出现故障难以维修，而且气象观测是24小时连续不断的，这种特殊的使命要求气象卫星必须要提供稳定、长期的服务，不允许“今天有明天没有” ，或者时好时坏。这对卫星的稳定性提出了很高的要求，在此领域，我们是下了很大的功夫才解决了风云卫星的高可靠性和长寿命问题，卫星实际寿命大多都在十年以上。
未来两次发射“值得期待”
在谈及风云卫星的下一步发展计划时，杨军透露，我们即将发射的风云四号B星和风云三号E星“值得期待” 。他介绍说，风云三号E星是国际上第一个在晨昏轨道上运行的气象卫星。此前全球极轨气象卫星都是上午或者下午观测，因为这个时间段光线好，卫星图象的效果好。但如今科学家们发现，凌晨和黄昏的观测也很重要，但此时天色似亮未亮，挑战要大得多。目前对这个时间段存在观测空缺，风云三号E星就是为了弥补这一空白。 “中国晨昏轨道卫星在国际上非常引人瞩目。几年前中国宣布这个计划时，世界气象组织的会场上马上响起掌声，认为中国此举将增强全球数值天气预报能力，提高预报水平。这颗卫星不仅是帮助中国自己，全世界都会受益。 ”
【气象卫星|一文读懂风云气象卫星50年如何改变中国，未来两次发射“值得期待”】而风云四号B星是风云四号第一颗业务星，它的发射将标志着风云四号正式进入业务运行，使中国的静止气象卫星和气象业务全方位地升级提速。它新增的快速成像功能同样独步天下。因为天气系统瞬息万变，瓢泼大雨可能转瞬即逝，以往气象卫星每隔半小时才能观测一次，很可能错过这些动向。而风云四号B星具备在静止轨道高精度分钟级成像能力，可以通过非常壮观、清晰平滑的动画，让天气系统的变化，第一次高清晰全天候地呈现在我们眼前。 ▲