风云卫星是怎样预报天气的？

□ 倪伟 周霞

风云卫星是怎样预报天气的？

□ 倪伟 周霞

卫星云图还原风云变幻

天气预报越来越准了。以前人们出门看天，猜测天气情况；现在出门看看手机上的天气APP，半个月的天气情况都一览无余。

气象卫星对此居功至伟。茫茫太空中的气象卫星，就是敏于“察言观色”、洞察风云变幻的一双双“眼睛”。每一次气象卫星的技术进步，都使得天气预报的准确率进一步提升，这是一个无止境的过程。

我们已经习以为常的天气预报，到底是如何利用气象卫星实现的呢？

卫星云图是天气预报中使用的重要手段，五颜六色的卫星云图可以用来识别不同天气系统，确定其位置，判别其发展阶段和演变趋势。例如，估计台风中最大风速，预测对流云的降水强度等。

这些卫星云图都是由气象卫星从太空中的不同位置拍摄的，通过卫星将大量观测数据传回地面站后，再还原合成准确的云图。我国气象卫星云图，例如中央电视台在天气预报中使用的云图，全部由上海航天技术研究院抓总研制的风云系列卫星拍摄。气象研究人员每隔半小时或1小时选择一幅云图图像，利用连续的12幅图像合成云图动画，便可以清晰地看到过去6小时～12小时里云团的移动和变化，从而判断和预测天气状况。

气象卫星云图分为太阳同步轨道气象卫星云图和地球静止轨道气象卫星云图。风云一号和风云三号位于距地面高度大约500千米～1000千米的太阳同步轨道上，拍摄太阳同步轨道气象卫星云图，拍的是宽幅大照片。风云二号和刚刚发射的风云四号，定位在距地面约3.6万千米的地球静止轨道上，拍摄地球静止轨道气象卫星云图，是局部高清图片。

这两种云图相配合，既能获取局部地区气象状态的细微变化，又能获取全球范围内的宏观气象数据，能大大提升天气预报的准确性。随着风云卫星的发展，我国天气预报的准确率从上世纪70年代的约50%，已经提高到了现在的90%。

风云四号正式投入业务运行后，将逐步接替风云二号提供更加及时和高精度的观测数据。目前在轨运行的风云三号则为全球气候变化和大气环境监测提供了重要观测数据。

据统计，风云气象卫星的数据每年被数以亿计地引用，成为了国内最大的遥感卫星数据库。全球70多个国家和地区、全国超过2500家单位均在使用风云卫星数据。是精确的大气观测参数，这对卫星提出了很高的定量化需求。何谓定量化？普通的遥感卫星只需看到观测区域的外部状态即可，而气象卫星作为定量遥感卫星，必须准确测量观测区域的温度、湿度等各类数值，通俗来说，不仅要“看见”，还要“定量化”。

就拿风云四号卫星来说，卫星选择以青海湖为定标场，在3.6万千米之外对湖水温度的测量误差小于1度。同时，当湖水温度变化0.1度时，卫星能够准确感知出来。

时时刻刻感知细微变化

风云卫星的稳定运行和出色表现，使得我国在气象卫星领域跻身世界一流，与美、欧三足鼎立，提升了国际话语权。风云卫星与全球其他气象卫星一起，形成了对地球大气、海洋和地表环境的全天候、立体、连续观测的卫星观测网。

通信卫星与遥感卫星是航天界炙手可热的“宠儿”，成为有志者进入航天领域首选的敲门砖，但气象卫星却鲜有人贸然涉足。当前，全球气象卫星也主要是由少数几个国家发展。这充分说明了气象卫星技术难度之大。从天气预报对气象卫星定量探测和连续业务应用的要求，我们可以窥知一二。

首先是定量探测。天气预报求解大气环境的动力学方程的初始条件，

天气是如此复杂，除了温度，预报天气的要素还包括湿度、压强、风等多种指标。风云四号将提供包括云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等34种数据产品，产品种类、数量以及定量化指标，均较之前的卫星有显著提升。

其次是连续业务工作。所谓连续业务运行就是气象卫星不允许出现任何差错，全年“365天×24小时”时刻当班，这是近乎严苛的运行要求，卫星需要具备极高的可靠性与时效性。

如果哪天卫星不能提供云图，天气预报就将缺席，或者准确性大大降低，对经济、农业、交通、生活等各方面将造成不可估量的影响。

风云四号卫星设计寿命达7年之久，成功发射只是开始，接下来的7年里，这颗“高精尖”卫星每一刻都面临着考验。★

FY2F-VIS(20120206)第一幅彩色合成图像

（《中国气象报》提供部分图片）

相关链接

风云气象卫星大家族

编者按：

我国气象卫星的发展开始于20世纪60年代末70年代初，目前，已累计发射14颗气象卫星，包含风云一号、三号极轨卫星和风云二号静止卫星，其中7颗在轨运行。气象卫星家族日益庞大，2016年12月11日，家族又添一员大将——风云四号，我们一起来扒一扒风云大家族吧！

拳有南北，风云气象卫星家族也分两大派：极轨派和静止派。

静止卫星与极轨卫星大不同

1.观测区域不同：极轨卫星获取全球观测数据，静止卫星观测全球表面1/3的固定区域

2.观测频次不同：每颗极轨卫星每天对全球扫描观测两次，静止卫星可以做大高频次观测，其中小区域观测可达分钟级。

极轨卫星派

我国第一代极轨气象卫星——风云一号：

我国第二代极轨气象卫星——风云三号：

第一代地球静止气象卫星：风云二号

风云二号卫星被世界气象组织纳入全球地球观测业务卫星序列，成为全球地球综合观测系统(GEOSS)的重要成员。

第一批：试验型地球静止气象卫星

第二批：业务型地球静止气象卫星

第三批：业务型地球静止气象卫星

增加第三批是为确保在轨运行的第一代地球静止气象卫星向第二代静止气象卫星实现连续、稳定的过渡

新一代地球静止气象卫星——风云四号

风云卫星被世界气象组织纳入全球地球观测业务卫星序列，成为全球地球综合观测系统(GEOSS)的重要成员。

（《中国气象报》提供稿件）