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    “風云四號”是個啥?到底好在哪?

    來源:cmnzgqxb    發布時間:2019-12-29 19:42:32


    編者按:聽過“風云二號”、“風云三號”,現在又來個“風云四號”……簡直讓人傻傻分不清楚~~~今天,小編就來給大家好好普及普及氣象衛星的知識。



    無論“風云二號”、“風云三號”,還是 “風云四號”都是氣象衛星,這個你總知道的吧?



    想知道“風云四號”是干嘛的?那我們要從“天氣預報”說起了。

    我們都知道,現在天氣預報,基本就是將觀測的數據輸入方程中,根據方程的運算得到未來的天氣。不知道你知不知道,反正我知道!啦啦啦~


    如果觀測的數據更及時、準確,一方面可以得到更準確的初始數據,另一方面也可以對方程進行進一步完善。而“風云四號”能提供的,就是更加及時和準確的觀測數據,特別是在沒有氣象觀測站的海洋上。

    圖:風云系列衛星示意圖,非風云四號影像,圖片來自于網絡


    氣象衛星分為兩類:太陽同步軌道衛星和地球同步軌道衛星。前者也稱極軌衛星,如“風云三號”,它是繞著地球轉的,距地面高度大約500公里至1000公里;后者稱靜止衛星,如“高分四號”“風云二號”,距地面固定值35768km,就是相對于地球保持靜止的衛星。靜止原因是衛星軌道在赤道面上,當軌道高度為35768km時,衛星運行周期與地球自轉周期一致,于是產生同步效應。



    靜止衛星與極軌衛星相比,最大的優勢之一就是由于是相對地面靜止的,又離地面非常遠(三顆星便可覆蓋整個地球),因此可以對地球上任意一片很大的區域進行持續觀測。持續觀測好處在哪里呢?以臺風為例,利用極軌衛星對臺風物理參數進行探測是比較成熟的技術,衛星每在臺風上空經過一次就有一次觀測結果。但在這樣的情況下,下次觀測就要等它再轉一圈回來了,中間的這段時間臺風怎么樣,我們便無法得知。由于形不成連續的觀測,其對臺風預報的支持還有一定不足。


    6月14號,中國氣象局、國家航天科技集團、中科院、國防科工局召開了一次關于推進“風云四號”氣象衛星研制的協調會,在協調會上,我們基本可以確定“風云四號”衛星會在今年年底前發射。


    “風云四號”衛星就是我國第二代靜止衛星(“風云二號”是第一代),“風云四號”這是一系列衛星的總稱,上文中說到今年上天的,就是“風云四號”系列衛星中的第一顆星,后續還有一系列衛星要上天。至于這一系列衛星究竟好在哪,可以拿其中的一顆,“風云四號”微波星來說事。它會在2020年前后上天,它的“大招”,就是有希望實現“風雨在哪,觀測跟到哪”。


    下面進入深入科普階段


    首先,它是說“風云四號”衛星是一顆靜止氣象衛星,有能力提供連續的觀測。

    其次,它能穿越云團進行觀測。

    其實靜止衛星早就有,但為什么早先的衛星對預報臺風的幫助沒有它那么大呢?

    因為它離地球實在太遠了!距地面3.6萬公里,是極軌衛星的數十倍。因此他的分辨率是有缺陷的,此前它的分辨率一直以公里計,最近剛剛上天的“高分四號”,分辨率終于達到優于50米。

    另外,目前在軌的靜止軌道氣象衛星基本都是靜止光學系列衛星,即依靠紅外可見光手段進行觀測。光學衛星容易受到云層的影響,只能得到云層頂部的信息。如果穿透不了云層,觀測風雨就無從談起了。

    因此,“風云四號”微波星,就是瞄準了光學衛星不能穿透云層的痛點,改用波長更長、頻率更高的微波進行觀測,這就解決了光學衛星“短視”的問題。研究表明,當探測器工作在50GHz至56GHz的氧氣吸收頻段和183GHz的水汽吸收頻段兩個重要的大氣探測頻道時,可以獲取大氣溫、溫度和降水的三維分布。連續性+立體觀測,基本就讓風雨“無處遁形”。

    當然,實現這一目標實際上背后有我國科學家們極為深厚的研究基礎。衛星分辨率越高,對接收天線尺寸的要求就越大,然而衛星的承載能力是有限的,這就是個對立的矛盾。因此,靜止軌道微波探測技術在國際上都是空白。此前只有一顆極軌微波探測衛星上過天,靜止軌道衛星則一顆都沒有。

    中國科學院空間空間國家空間科學中心的研究員告訴記者,中國科學家提出的方案,是開展靜止軌道雙模式毫米波/亞毫米波探測儀的設計模式,在50GHz至56GHz頻段的綜合口徑干涉成像體制,在183GHz采用傳統真實口徑機械掃描成像,通過雙模式技術,就可以等效成大口徑天線的觀測效果。這樣的技術模式是我國首創的,具有自主知識產權。



    圖為雙模式毫米波大氣探測儀樣機


    當然,對臺風的觀測只是“風云四號”微波星的功能之一,它對風雨的觀測,也可以大幅度提升短時強降雨這樣的災害性天氣。而微波星只是“風云四號”系列中的一顆,隨著衛星一顆顆上天,我們有理由期待它們釋放更為巨大的使用效益。



    (本文原作者:本報記者 李一鵬)

    改編:小雨

    文中圖片來自網絡





    一鍵關注中國氣象報(ID:cmnzgqxb

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