風云衛星是怎樣預報天氣的？

2017-04-17 07:41:48倪偉周霞

太空探索 2017年2期

□ 倪偉周霞

風云衛星是怎樣預報天氣的？

□ 倪偉周霞

衛星云圖還原風云變幻

天氣預報越來越準了。以前人們出門看天，猜測天氣情況；現在出門看看手機上的天氣APP，半個月的天氣情況都一覽無余。

氣象衛星對此居功至偉。茫茫太空中的氣象衛星，就是敏于“察言觀色”、洞察風云變幻的一雙雙“眼睛”。每一次氣象衛星的技術進步，都使得天氣預報的準確率進一步提升，這是一個無止境的過程。

我們已經習以為常的天氣預報，到底是如何利用氣象衛星實現的呢？

衛星云圖是天氣預報中使用的重要手段，五顏六色的衛星云圖可以用來識別不同天氣系統，確定其位置，判別其發展階段和演變趨勢。例如，估計臺風中最大風速，預測對流云的降水強度等。

這些衛星云圖都是由氣象衛星從太空中的不同位置拍攝的，通過衛星將大量觀測數據傳回地面站后，再還原合成準確的云圖。我國氣象衛星云圖，例如中央電視臺在天氣預報中使用的云圖，全部由上海航天技術研究院抓總研制的風云系列衛星拍攝。氣象研究人員每隔半小時或1小時選擇一幅云圖圖像，利用連續的12幅圖像合成云圖動畫，便可以清晰地看到過去6小時～12小時里云團的移動和變化，從而判斷和預測天氣狀況。

氣象衛星云圖分為太陽同步軌道氣象衛星云圖和地球靜止軌道氣象衛星云圖。風云一號和風云三號位于距地面高度大約500千米～1000千米的太陽同步軌道上，拍攝太陽同步軌道氣象衛星云圖，拍的是寬幅大照片。風云二號和剛剛發射的風云四號，定位在距地面約3.6萬千米的地球靜止軌道上，拍攝地球靜止軌道氣象衛星云圖，是局部高清圖片。

這兩種云圖相配合，既能獲取局部地區氣象狀態的細微變化，又能獲取全球范圍內的宏觀氣象數據，能大大提升天氣預報的準確性。隨著風云衛星的發展，我國天氣預報的準確率從上世紀70年代的約50%，已經提高到了現在的90%。

風云四號正式投入業務運行后，將逐步接替風云二號提供更加及時和高精度的觀測數據。目前在軌運行的風云三號則為全球氣候變化和大氣環境監測提供了重要觀測數據。

據統計，風云氣象衛星的數據每年被數以億計地引用，成為了國內最大的遙感衛星數據庫。全球70多個國家和地區、全國超過2500家單位均在使用風云衛星數據。是精確的大氣觀測參數，這對衛星提出了很高的定量化需求。何謂定量化？普通的遙感衛星只需看到觀測區域的外部狀態即可，而氣象衛星作為定量遙感衛星，必須準確測量觀測區域的溫度、濕度等各類數值，通俗來說，不僅要“看見”，還要“定量化”。

就拿風云四號衛星來說，衛星選擇以青海湖為定標場，在3.6萬千米之外對湖水溫度的測量誤差小于1度。同時，當湖水溫度變化0.1度時，衛星能夠準確感知出來。