還記得去年12月11日發(fā)射的風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星嗎?作為我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星，風(fēng)云四號已經(jīng)在太空運轉(zhuǎn)多時，它究竟看到了些什么?任務(wù)完成得如何?日前終于有了回信。首批透過“風(fēng)四”之“眼”拍攝的圖像新鮮出爐，并傳回地球。2月27日，在國防科工局、中國氣象局聯(lián)合舉行的發(fā)布會上，不僅有世界首幅靜止軌道大氣高光譜圖正式亮相，還能有幸看到我國首次獲取的彩色衛(wèi)星云圖和閃電分布圖。透過氣象衛(wèi)星的視角，地球從未如此清晰。
國防科工局、中國氣象局聯(lián)合舉行發(fā)布會，風(fēng)云四號首圖出爐。
“首圖秀”領(lǐng)先國際
首次制作彩色衛(wèi)星云圖，風(fēng)云四號就“出手不凡”：青藏高原上的湖泊、黃海細胞狀云系、赤道附近熱帶對流等，均清晰可見;喜馬拉雅山脈的積雪紋理清楚，空間分布范圍一目了然。
這些“風(fēng)四出品”的首批影像圖和數(shù)據(jù)已經(jīng)集結(jié)成冊，主要包括：多通道掃描成像輻射計獲取的圖像、干涉式大氣垂直探測儀獲取的大氣紅外輻射光譜、閃電成像儀獲取的閃電分布和強度信息、空間環(huán)境監(jiān)測儀獲取的空間效應(yīng)及粒子探測信息。
據(jù)國防科工局總工程師田玉龍介紹，風(fēng)云四號衛(wèi)星是我國靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代風(fēng)云二號向第二代跨越的首發(fā)星，首批圖像與數(shù)據(jù)的發(fā)布，標志著我國靜止軌道氣象衛(wèi)星成功實現(xiàn)了升級換代。經(jīng)過對首批獲取的圖像和數(shù)據(jù)初步分析，風(fēng)云四號的主要探測功能得到了全面驗證，綜合探測能力達到了國際領(lǐng)先水平。
與上一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云二號相比，風(fēng)云四號更為強大。風(fēng)云四號掃描成像輻射計主要承擔(dān)獲取云圖的任務(wù)，共14通道，是風(fēng)云二號5通道的近3倍;在風(fēng)云二號觀測云、水汽、植被、地表的基礎(chǔ)上，還具備了捕捉氣溶膠、雪的能力，并能區(qū)分出云的不同相態(tài)和高、中層水汽。值得一提的是，風(fēng)云四號首次制作出彩色衛(wèi)星云圖，最快1分鐘生成一次區(qū)域觀測圖像。
國家衛(wèi)星氣象中心主任楊軍說，“風(fēng)云四號衛(wèi)星壽命更長，信息獲取速度更快，功能更強大。直觀來看，新獲取的衛(wèi)星云圖相比上一代細節(jié)更多，色彩更真實、更豐富”。
縱觀國際，風(fēng)云四號也毫不遜色。它帶領(lǐng)中國高軌氣象衛(wèi)星趕超歐美，搶占國際競爭制高點;在世界上首次實現(xiàn)了靜止軌道高光譜大氣垂直觀測，可實行高頻次、高精度垂直大氣觀測，獲取大氣溫濕結(jié)構(gòu)信息，將有力提高天氣預(yù)報準確率和精細化水平;自主突破了靜止軌道三軸穩(wěn)定平臺的圖像導(dǎo)航配準技術(shù)，使得圖像定位精度達到國際一流水平……
2017年2月21日我國中東部雨雪天氣監(jiān)測圖。
青藏高原監(jiān)測圖。
自帶“神器”顯“神威”
目前，風(fēng)云四號已完成衛(wèi)星平臺主要功能測試和主要載荷成像模式測試，與地面應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)調(diào)匹配，工作狀態(tài)良好。田玉龍介紹，風(fēng)云四號衛(wèi)星是我國航天科技自主創(chuàng)新的新成就，實現(xiàn)了多項重大技術(shù)突破，完美“首秀”的背后，正是因為自帶“神器”顯“神威”。
“神器”之一是多通道掃描成像輻射計。它覆蓋了可見光至波長達13.8微米的甚長波紅外波段，光譜通道增加到14個，能夠每15分鐘對東半球掃描一次，最高空間分辨率較之前提高了6倍，達到500米。它以全新的方式揭示臺風(fēng)、暴雨、洪澇、森林火災(zāi)、沙塵暴和空間天氣的變化規(guī)律，承擔(dān)獲取地球表面和大氣的多種光譜輻射信息，為天氣預(yù)報、氣候觀測提供觀測數(shù)據(jù)的重任。
與風(fēng)云二號配置的掃描輻射計相比，風(fēng)云四號成功實現(xiàn)了技術(shù)的代際跨越：探測波段數(shù)大幅增加，空間分辨率和時間分辨率成倍提高，溫度分辨率、光譜分辨率顯著提高，輻射定標精度進一步提升;載荷具有靈活的區(qū)域成像功能，可獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測數(shù)據(jù)和圖像，包括晝夜的地球全圓盤圖像、高頻次的區(qū)域圖像，將全面提高對地球表面和大氣物理參數(shù)的多光譜、高頻次、定量探測能力。
干涉式大氣垂直探測儀是風(fēng)云四號的關(guān)鍵有效載荷之一，也是風(fēng)云四號自帶的第二大“神器”，最受同行關(guān)注和矚目。據(jù)介紹，早在1997年風(fēng)云二號衛(wèi)星上天，下一代高軌氣象衛(wèi)星開始規(guī)劃之際，中科院院士匡定波便提出，“我國應(yīng)該發(fā)展干涉式大氣垂直探測技術(shù)”。這是遙感領(lǐng)域紅外光譜技術(shù)的一場革命，將引領(lǐng)人類對地遙感探測步入三維立體階段，為氣象觀測提供一種新的更可靠手段，發(fā)達國家都在朝這個方向努力。由于技術(shù)難度過大、所需經(jīng)費太多，美國選擇放棄，歐洲也延遲了計劃。
作為國際首臺靜止軌道的干涉式大氣垂直探測儀，風(fēng)云四號的探測儀在長波紅外和中波紅外波段可實現(xiàn)1500個以上細分光譜的探測，光譜分辨率達0.625波數(shù)，紅外波段空間分辨率達16公里。這相當(dāng)于給大氣做超過1500層的精細“立體CT”切片式探測，為人類深入研究大氣對流、更精細預(yù)測災(zāi)害性天氣提供了新的可能。
這兩大光學(xué)載荷“神器”均為中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制。據(jù)了解，它們成功傳回了大量氣象探測數(shù)據(jù)，圖像細節(jié)清晰、波段光譜特征明晰。
風(fēng)云四號的厲害神器還不止這些。此次，它攜帶的閃電成像儀首次實現(xiàn)了我國靜止軌道閃電成像觀測，可對我國及周邊區(qū)域閃電每秒拍攝500張照片，準確記錄閃電的頻次和強度，為強對流天氣的監(jiān)測和跟蹤提供全新的觀測手段?？臻g天氣儀器包具備監(jiān)測太陽活動和空間環(huán)境的能力，探測通道數(shù)量、探測精度顯著提高，將進一步增強我國空間天氣監(jiān)測能力。
28類產(chǎn)品服務(wù)百姓
與我國第一代衛(wèi)星觀測系統(tǒng)相比，風(fēng)云四號衛(wèi)星觀測的時間分辨率提高了1倍，空間分辨率提高了6倍，大氣溫度和濕度觀測能力提高了上千倍，整星觀測數(shù)據(jù)量提高160倍，觀測產(chǎn)品數(shù)量提高了3倍，綜合探測能力達到國際領(lǐng)先水平。
正因如此，它可以更加精確地開展天氣監(jiān)測與預(yù)報預(yù)警、數(shù)值預(yù)報、氣候監(jiān)測，還將對災(zāi)害及環(huán)境監(jiān)測、人工影響天氣、空間天氣研究等提供有力支撐。目前，國防科工局、中國氣象局正在按計劃組織有關(guān)單位開展衛(wèi)星在軌測試，集中力量在天氣預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域開展應(yīng)用攻關(guān)，積極推動在水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、減災(zāi)、海洋、能源和航空等行業(yè)的應(yīng)用。
事實上，這次代表風(fēng)云四號參加發(fā)布會的圓盤圖、大氣光譜圖、閃電分布圖以及磁暴監(jiān)測圖，僅僅是眾多產(chǎn)品中的冰山一角。風(fēng)云四號提供了28類定量產(chǎn)品，包括云和大氣產(chǎn)品、地表類產(chǎn)品、天氣產(chǎn)品、輻射產(chǎn)品等種類。其中，云和大氣類產(chǎn)品主要用于監(jiān)測云和大氣的相關(guān)信息，地表類產(chǎn)品主要用于環(huán)境監(jiān)測，天氣類產(chǎn)品主要用于環(huán)境災(zāi)害天氣的監(jiān)測，輻射類產(chǎn)品主要用于反映地氣系統(tǒng)輻射收支情況等?；谶@些產(chǎn)品，預(yù)報員們可以準確了解到哪里有閃電，臺風(fēng)的精細化路徑是什么，強對流天氣的初生對流發(fā)生在哪里……
中國氣象局副局長、風(fēng)云四號工程總指揮于新文表示，“截至目前，風(fēng)云四號A星已開發(fā)的定量產(chǎn)品種類和數(shù)量是風(fēng)云二號的3倍，數(shù)據(jù)量是風(fēng)云二號的160倍”。
風(fēng)云四號工程總師李卿回顧，2004年，隨著風(fēng)云二號C星的業(yè)務(wù)應(yīng)用，我國結(jié)束了氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)依賴國外的歷史。現(xiàn)在，風(fēng)云四號A星同日本向日葵9號、美國GOES-16一起，躋身國際新一代靜止氣象衛(wèi)星的先進行列。
據(jù)悉，風(fēng)云四號衛(wèi)星已被世界氣象組織納入全球?qū)Φ赜^測氣象衛(wèi)星序列，根據(jù)在軌測試初步計劃，風(fēng)云四號A星有望在今年我國夏季汛期開展天氣預(yù)報試驗試用，在年底具備試運行的能力。屆時，風(fēng)云四號將實時提供高精度的觀測資料，為我國及亞太地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮重要作用，進一步提升我國氣象事業(yè)和航天事業(yè)的國際地位和影響力。
