風云三號E星可更好應(yīng)對氣候變化 新軌道填補衛(wèi)星觀測空白區(qū)

來源:科技日報

7月5日7時28分,風云三號E星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。作為我國第二代極軌氣象衛(wèi)星的E星,是全球首顆民用晨昏軌道氣象衛(wèi)星,填補了國際晨昏軌道氣象衛(wèi)星技術(shù)空白。至此,我國成為世界上唯一同時擁有上午、下午、晨昏軌道三軌道組網(wǎng)氣象衛(wèi)星的國家

“風云三號E星將填補全球數(shù)值天氣預(yù)報6小時同化窗內(nèi)衛(wèi)星觀測資料的空白,通過上午星、下午星、黎明星三星組網(wǎng),我國將實現(xiàn)全球觀測資料的100%覆蓋。”風云三號E星總指揮李海生說。

新軌道填補衛(wèi)星觀測空白區(qū)

極軌氣象衛(wèi)星沿太陽同步軌道運行,在800千米左右的高度圍繞地球兩極運行。一般來說,它的首要任務(wù)是為數(shù)值天氣預(yù)報提供滿足時間和空間要求的全球觀測資料,提高預(yù)報時效和精度。

目前,歐美業(yè)務(wù)極軌氣象衛(wèi)星由歐洲Metop上午軌道衛(wèi)星和美國S-NPP、JPSS下午軌道衛(wèi)星組成,采用雙邊全球資料業(yè)務(wù)交換和共享的協(xié)作組網(wǎng)觀測模式。而我國的風云三號A星、C星衛(wèi)星軌道接歐洲的Metop衛(wèi)星,風云三號B星、D星衛(wèi)星軌道接美國的S-NPP、JPSS衛(wèi)星。與美歐相同,現(xiàn)有的衛(wèi)星觀測時間均集中在上午10時、下午2時左右,每6小時觀測同化時間窗內(nèi)全球總有2—3條軌道的衛(wèi)星觀測空白區(qū),無法提供全球覆蓋的數(shù)值預(yù)報初始場觀測。

為滿足數(shù)值天氣預(yù)報觀測需求,世界氣象組織在《2025年全球觀測系統(tǒng)展望》報告中提出了建立上午、下午、晨昏軌道三顆衛(wèi)星組網(wǎng)觀測的概念。

“這就像以前只有上午、下午的班車,而沒有早班車,通俗地說,這顆星就是早班車。其發(fā)射成功后,在僅使用國產(chǎn)衛(wèi)星的情況下,預(yù)計可延長預(yù)報時效約12小時。”中國氣象局風云氣象衛(wèi)星工程總設(shè)計師楊軍說。

楊軍介紹,晨昏軌道衛(wèi)星的加入,將填補上述空白缺憾——它沿觀測地方的晨昏線運行,觀測地方時間總在凌晨和傍晚。分析認為,單星6小時可以觀測全球?qū)?span id="7ci8asb" class="keyword">近45%的區(qū)域,雙星6小時可觀測全球85%左右的區(qū)域,三星6小時可以觀測全球的全部區(qū)域,將對南北半球預(yù)報和洲際尺度的區(qū)域預(yù)報產(chǎn)生巨大貢獻,南北半球預(yù)報精度可提高2%—3%,洲際尺度的區(qū)域預(yù)報精度可提高2%—10%。

一顆“黎明星”提高預(yù)報精度、時效

在業(yè)內(nèi),這顆星被譽為開啟新征程的“黎明星”,代表著中國氣象衛(wèi)星科技攀升到了一個新高度。

同上午衛(wèi)星和下午衛(wèi)星相比,晨昏軌道衛(wèi)星觀測時太陽高度角低,地形和云頂高度的幾何特征更為明顯,利用這種優(yōu)勢,風云三號E星可以在晨霧、臺風、強對流的監(jiān)測和分析中開展獨特的應(yīng)用。

風云三號E星總設(shè)計師王金華告訴記者,此次風云三號E星裝載的中分辨率光譜成像儀新增寬幅、高靈敏微光成像通道,動態(tài)范圍達到7個數(shù)量級,是我國最先進的定量化全球微光成像儀器,在軌應(yīng)用后可實現(xiàn)大氣、陸地、海洋參量的高精度微光定量反演,大幅提高弱光照射條件的監(jiān)測精度。

楊軍介紹,與D星相比,E星探測能大幅提升。有數(shù)字為證,國內(nèi)首次實現(xiàn)雙頻雙極化海面風場精確探測,測風精度達到2米/秒;中分辨率光譜成像儀微光通道動態(tài)范圍達到7個數(shù)量級,在1/4月光輻亮度下信噪比大于11,是我國最先進的定量化微光探測儀器;紅外高光譜大氣探測儀觀測覆蓋能力提升80%,靈敏度達到國際先進水,輻射探測精度和光譜精度為我國目前星載最高水。

憑借新軌道,風云三號E星可使全球多個國家和地區(qū)的天氣預(yù)報機構(gòu)會商人員每天早間拿到時次最接、資料最新的衛(wèi)星圖像和產(chǎn)品,為天氣預(yù)報提供最具時效的信息。

同時,由于黎明星觀測時段地表溫度和大氣邊界層溫度差異最大、云量較少、絕對濕度較低,有助于風云三號E星利用紅外發(fā)射原理開展大氣氣體的遙感觀測和空氣質(zhì)量監(jiān)測工作。

監(jiān)測要素更全可更好應(yīng)對氣候變化

“風云三號E星裝載了11臺(套)先進的遙感儀器,在觀測通道、探測精度、光譜覆蓋連續(xù)等三方面核心能力都有所突破,實現(xiàn)了風云系列衛(wèi)星首次主動微波遙感探測,可豐富常規(guī)氣象觀測匱乏的海洋觀測資料,提高臺風等海上氣象災(zāi)害的預(yù)報能力。”國家衛(wèi)星氣象中心副主任、風云三號地面應(yīng)用系統(tǒng)總指揮張鵬說。

不僅如此,這個在黎明和夜間的“值班星”還能更加精準地判識晨霧、夜間火災(zāi)等特殊時段的自然災(zāi)害;探測全球夜間城市燈光分布,進而間接反應(yīng)城市經(jīng)濟狀況、夜間污染排放等信息;遙感監(jiān)測大氣中一氧化碳、臭氧等痕量氣體。

此外,張鵬表示,其還大大提升了全要素的觀測能力,可以觀測到大氣圈、巖石圈、生物圈的各種要素,而大氣圈的溫度、濕度,陸表植被變化,海面風速,巖石圈的積雪、兩極極冰變化,都是體現(xiàn)氣候變化的要素。

“海洋、大氣、太陽都是氣候敏感的變化參量,也都可以通過風云三號E星來獲得,這些豐富的觀測資料將為中國應(yīng)對氣候變化提供科學依據(jù)。”楊軍強調(diào)。

科技的最大價值終將體現(xiàn)在惠民。作為國際上第一顆晨昏軌道民用氣象衛(wèi)星,風云三號E星的觀測數(shù)據(jù)可用于支撐和改進全球數(shù)值天氣預(yù)報、全球氣候變化的監(jiān)測預(yù)測、空間天氣監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)。未來,風云三號氣象衛(wèi)星03批還有三顆星將陸續(xù)發(fā)射,包括一顆首發(fā)的降水星,全球百姓都將是受益者。

標簽: 風云三號E星 氣候變化 新軌道 衛(wèi)星觀測

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