書寫在萬米高空上的風云之志：記國家衛星氣象中心胡秀清研究員

書寫在萬米高空上的風云之志：記國家衛星氣象中心胡秀清研究員

現的，如何將衛星探測到的電信號轉變為可以用物理量來表達的輻射量，使之定量化、精確化，就是輻射定標的工作。將圖像定量化，是一切遙感衛星監測結果投入到應用工作的第一步，也是關鍵一步，定量化是否準確有效直接關系到應用效果。但是輻射定標并非易事，衛星往往都有不同的探測通道和波段，情況復雜，而且這個轉化系數會隨著衛星老化成為一個變量，需要不斷調整更新。

雖然充滿挑戰，但是胡秀清深知輻射定標的重要性，他一頭鉆進這一領域，并從中不斷發現求真探索的樂趣，解決技術難題。他曾擔任過民用航天“九五”重點項目“中國遙感衛星輻射校正場”項目技術骨干，又主持了后續的“十五”項目的“中分辨率成像光譜儀輻射校正技術研究”子課題，為下一代遙感器的輻射校正工作做前期預研。在這個項目中，他以神舟3號中分辨率成像光譜儀為研究對象，同時開展場地輻射校正、交叉定標和通道間相對定標等多種新定標方法預先探索。在研究中，他創新設計了聯合太陽光度計和光譜照度計的大氣光學輻射信息獲取技術；建立了增加天空漫射測量輻照度基法定標，提高定標精度1.7%；在傳統星地同步輻射校正基礎上提出無現場測量的準同步方法；針對神舟3號中分辨率成像光譜儀提出多光譜多探元輻射定標新方法，并利用星上燈源提出通道間互定標方法，探索提高吸收通道定標精度。

2008年胡秀清著手組建中國氣象局GISCS處理與研究中心（GPRC），開發建立FY-2X GSICS交叉定標業務軟件系統，并于2009年9月通過驗收后投入業務試運行。這一系統引入國際上紅外高光譜遙感器(AIRS和IASI)輻射基準，進行實時業務交叉定標，解決了長期困擾風云二號衛星紅外定標精度和穩定性問題，定標精度大大提高到0.5K，并對歷史FY-2C/2D數據進行歷史再定標處理，利用此方法解決了FY-3A光學遙感器的星上定標系統性偏差問題。

2007年，胡秀清主持申請863科技攻關課題“面向氣候應用的氣象衛星長序列歷史數據集統一輻射再定標技術”，獲得資助。我們知道，預測一兩天的氣象變化在科技發達的今天已并非難事，但是通過整理長期數據，獲得氣候變化方面的數據和評估結果，卻是一個高難度的課題，數十年的數據匯總，只要偏差在一兩度之間，就會導致嚴重后果。很長一段時間內，我國的氣象衛星只能夠用于氣象預報，而不能應用于氣候研究，癥結就在于此。通過這項863課題，胡秀清順利完成了歷史數據再定標處理流程設計；全球穩定目標場的評估與分析，基于穩定目標儀器定標衰減跟蹤方法；冰雪目標的定標跟蹤方法；基于GSICS方法利用AIRS對FY-1C/1D星上黑體定標修正；國內首次開展儀器性能跟蹤與衰減分析軟件研發。研究成果直接應用到風云歷史衛星資料整編和再處理，并應用到FY-3A光學儀器輻射定標、儀器性能跟蹤和L1質量檢驗，提高在軌儀器輻射定標精度和數據質量，為解決長序列歷史數據統一輻射再定標難題開展了前瞻性探索實驗研究。

風云三號，八年心血開創歷史

提到風云三號，胡秀清充滿感情，因為圍繞這顆新一代極軌氣象衛星，整整八年時間，他的主要工作精力都傾注其中。2000年11月，為了滿足我國天氣預報、氣候預測和環境監測等方面的迫切需求，“風云三號”衛星被國務院正式批準立項。自2002年參加FY-3可行性研究報告撰寫開始，胡秀清一直擔任著FY-3/MERSI儀器負責人，從事風云三號地面應用系統建設工作。

從參加初步設計編寫，到跟蹤MERSI儀器研制過程和發射前定標，其中每一步，無不經過他審慎思考，嚴格把關。通過儀器質量檢查和航空校飛，細致的胡秀清發現儀器研制中存在的一些潛在質量問題，這一發現非同小可，胡秀清立即寫報告反映問題，帶領技術團隊集中攻關，為MERSI性能改進和優化升級提出了寶貴意見。在主持承擔MERSI預處理定標算法和大氣可降水產品算法原型系統研發期間，胡秀清突破了MERSI定標算法的7項關鍵技術，編寫這兩個工程化軟件需求分析和概要設計（功能卡、數學卡和數據卡）。他主持研發MERSI定標預處理核心業務軟件，研制成功多探元并掃的輻射定標業務處理算法，獨創設計多元光譜歸一化補償技術和基于直方圖歸一化技術，大大消弱了多元圖像條紋問題；研制開發的圖像消旋軟件，業務上解決了因消旋K鏡停轉帶來圖像旋轉問題，解決了這個難題，就等于挽救了風云三號分辨率光譜成像儀的生命。在衛星研制的最后階段，胡秀清又組織團隊歷時半年完成FY-3A/MERSI在軌測試工作，這項工作的艱巨程度和難度居FY-3A有效載荷之首。衛星上天后，他持續跟蹤和及時應對MERSI在軌工作狀況，積極開展FY-3A技術總結和教育培訓工作，為FY-3A的正常運轉保駕護航，也為FY-4等其它衛星的輻射定標研發工作打下扎實基礎。

風云三號的成功運行，對全球天氣氣候的觀測、防災減災和精細化預報具有重要作用，在我國氣象衛星發展史上具有里程碑意義。它的研制成功將使我國在極軌氣象衛星領域更進一步縮小與美國、歐洲等發達國家的差距，接近或趕上其發展水平，大大增強了我國參與國際合作和國際競爭的能力。

氣象監測與預警，關注大氣環境和自然災害

我們知道，氣溶膠是液態或固態微粒在空氣中的懸浮體系，是大氣的重要組成部分。霧、煙、霾、靄、微塵和煙霧等,都是天然的或人為的原因造成的大氣氣溶膠。同時氣溶膠還直接影響到降雨量。因此，加強對氣溶膠的監測，能夠有效預測大氣環境變化和部分地區旱情發展。而沙塵暴則是長期困擾我國北方地區的天氣狀況，盡可能提前預知沙塵暴的形成和動態，可以避免巨大國民經濟損失，保護人民大眾身體健康。在氣象監測和預警方面，胡秀清利用自己的專業優勢，開展技術攻關，取得了多項成果。

胡秀清于2001年開始FY-1C全球海上氣溶膠算法開發，2003年在FY-1D氣溶膠業務產品投入業務運行，并將算法移植到NOAA/AVHRR國外遙感器上，做中國海區氣溶膠業務反演。2004年開始利用MODIS資料進行陸地氣溶膠反演算法開發，并投入業務試運行。2004年開始FY-1D近紅外940nm通道水汽總量反演算法開發，進行中國區域大氣水汽總量反演試驗，同時利用MODIS相應通道進行個例研究試驗，并于2006年該產品開始業務自動生成試驗。他自主研發的氣溶膠和水汽總量遙感產品業務算法在風云氣象衛星上投入業務應用。

同時，他主持的總裝備部項目的“氣溶膠反演研究”子課題、民用航天專項子專題“氣溶膠和近紅外水汽產品預研”、973子課題“氣溶膠的衛星和地基遙感方法研究和監測平臺建設”都順利結題，取得成果。2006年，胡秀清主持建立衛星中心地基高光譜觀測實驗室，從設計、施工到現場監督和儀器設備安裝，調試安裝超高光譜Buker傅里葉變換紅外光譜儀等核心儀器，2007年初實驗室建成，為氣溶膠和痕量氣體等大氣成分觀測研究和真值檢驗提供了很好的觀測平臺。

2001年起，胡秀清開始投入到靜止氣象衛星沙塵暴遙感研究和算法開發工作中去，在沙塵暴遙感業務算法方面進行集成創新，他深入地分析了沙塵氣溶膠的光譜輻射機理，綜合多種監測技術進行實用性開發，建立了國際上首個靜止氣象衛星沙塵暴遙感監測業務算法（DRAGI）。2002年胡秀清開始承擔“中國氣象局沙塵暴監測預警服務系統”太陽光度計站點布設（20個站）相關的大量工作，包括儀器操作安裝培訓、數據處理和儀器運行監視。2005年3月該系統太陽光度計運行三年后，對全部站點太陽光度計進行集中檢修維護和比對定標，撰寫了儀器維護和定標報告，在該系統建設和前期維護工作中做出了基礎性貢獻。2005年完成的風云二號衛星沙塵暴業務產品工程化，很快就投入業務運行，大大提高沙塵暴短時預報精度。2005年5月，胡秀清作為專家被派往韓國氣象廳開展沙塵暴合作研究，將自主研發DRAGI算法移植到韓國氣象廳，投入業務應用，獲得韓國專家的高度評價。2006年將此算法移植到MTSAT-1R業務中，2007年改造升級到FY-2DDPC業務系統中。該產品已進入氣象局亞洲沙塵暴數值預報系統的同化系統，因其在預報模式同化中發揮了不可或缺的作用，曾多次受到氣象局和大氣成分中心同行的好評，并獲得2006年中國氣象局科技進步一等獎。現在，在科技支撐項目“新一代風云衛星沙塵暴遙感監測方法及其業務系統集成技術研究”支持下，胡秀清正帶領團隊建立全球沙塵暴多衛星遙感綜合業務系統。

2000年以來胡秀清共主持或參加工程、業務和科研項目超過40項，培養了多名研究生和年輕的輻射定標專門人才，組建了風云衛星光學載荷輻射定標的專業團隊。發表論文總計近40篇（SCI 4篇）。作為WMO/GSICS(全球天基交叉定標系統)研究組GRWG成員，胡秀清也致力于國際同行間的交流合作。他多次參加GSICS年度會議和網絡會議，跟蹤定標領域的國際前沿，推動風云氣象衛星數據和定標的國際化，組建中國GSICS處理和研究中心（GPRC）。與此同時，胡秀清還重點關注CEOS/WGCV工作組的最新動態，擔任CEOS的陸地參考場網（LANDNET）的敦煌場的聯絡人（POC）。2010年12月14日，胡秀清因其在星載遙感器輻射定標和與氣象衛星工程業務相關技術工作中的突出貢獻，獲得“全國優秀科技工作者”稱號。“全國優秀科技工作者”由中國科協每兩年評選一次，對被授予者只授一次，為終身榮譽。

早在1969年，周恩來總理就指出，應該搞中國人自己的氣象衛星。然而，在很長一段時間內，中國的氣象衛星都處于落后狀態。在胡秀清從事氣象衛星工作的十五年里，正好見證了中國氣象衛星事業的高速發展，并與之一同成長成熟起來，胡秀清說，他為自己所從事的事業深感自豪。經過發展，中國氣象衛星從無到有，從弱到強，目前中國已經成為世界上少數幾個同時擁有極軌和靜止兩個系列氣象衛星的國家，風云氣象衛星已經成為國際氣象衛星大家庭中的重要成員，這其中，成百上千個“胡秀清”們功不可沒。

天氣變化總是風云莫測，抓住發展機遇大力提高我國氣象衛星應用水平卻正是風云際會、風生水起之時，肯于鉆研，善于總結的氣象人必將在萬米高空上書寫一個又一個風云之志，為我國氣象衛星工作做出更大貢獻。