“风云四号”是个啥?到底好在哪?

来源:cmnzgqxb    发布时间:2019-12-29 19:42:32


编者按:听过“风云二号”、“风云三号”,现在又来个“风云四号”……简直让人傻傻分不清楚~~~今天,小编就来给大家好好普及普及气象卫星的知识。



无论“风云二号”、“风云三号”,还是 “风云四号”都是气象卫星,这个你总知道的吧?



想知道“风云四号”是干嘛的?那我们要从“天气预报”说起了。

我们都知道,现在天气预报,基本就是将观测的数据输入方程中,根据方程的运算得到未来的天气。不知道你知不知道,反正我知道!啦啦啦~


如果观测的数据更及时、准确,一方面可以得到更准确的初始数据,另一方面也可以对方程进行进一步完善。而“风云四号”能提供的,就是更加及时和准确的观测数据,特别是在没有气象观测站的海洋上。

图:风云系列卫星示意图,非风云四号影像,图片来自于网络


气象卫星分为两类:太阳同步轨道卫星和地球同步轨道卫星。前者也称极轨卫星,如“风云三号”,它是绕着地球转的,距地面高度大约500公里至1000公里;后者称静止卫星,如“高分四号”“风云二号”,距地面固定值35768km,就是相对于地球保持静止的卫星。静止原因是卫星轨道在赤道面上,当轨道高度为35768km时,卫星运行周期与地球自转周期一致,于是产生同步效应。



静止卫星与极轨卫星相比,最大的优势之一就是由于是相对地面静止的,又离地面非常远(三颗星便可覆盖整个地球),因此可以对地球上任意一片很大的区域进行持续观测。持续观测好处在哪里呢?以台风为例,利用极轨卫星对台风物理参数进行探测是比较成熟的技术,卫星每在台风上空经过一次就有一次观测结果。但在这样的情况下,下次观测就要等它再转一圈回来了,中间的这段时间台风怎么样,我们便无法得知。由于形不成连续的观测,其对台风预报的支持还有一定不足。


6月14号,中国气象局、国家航天科技集团、中科院、国防科工局召开了一次关于推进“风云四号”气象卫星研制的协调会,在协调会上,我们基本可以确定“风云四号”卫星会在今年年底前发射。


“风云四号”卫星就是我国第二代静止卫星(“风云二号”是第一代),“风云四号”这是一系列卫星的总称,上文中说到今年上天的,就是“风云四号”系列卫星中的第一颗星,后续还有一系列卫星要上天。至于这一系列卫星究竟好在哪,可以拿其中的一颗,“风云四号”微波星来说事。它会在2020年前后上天,它的“大招”,就是有希望实现“风雨在哪,观测跟到哪”。


下面进入深入科普阶段


首先,它是说“风云四号”卫星是一颗静止气象卫星,有能力提供连续的观测。

其次,它能穿越云团进行观测。

其实静止卫星早就有,但为什么早先的卫星对预报台风的帮助没有它那么大呢?

因为它离地球实在太远了!距地面3.6万公里,是极轨卫星的数十倍。因此他的分辨率是有缺陷的,此前它的分辨率一直以公里计,最近刚刚上天的“高分四号”,分辨率终于达到优于50米。

另外,目前在轨的静止轨道气象卫星基本都是静止光学系列卫星,即依靠红外可见光手段进行观测。光学卫星容易受到云层的影响,只能得到云层顶部的信息。如果穿透不了云层,观测风雨就无从谈起了。

因此,“风云四号”微波星,就是瞄准了光学卫星不能穿透云层的痛点,改用波长更长、频率更高的微波进行观测,这就解决了光学卫星“短视”的问题。研究表明,当探测器工作在50GHz至56GHz的氧气吸收频段和183GHz的水汽吸收频段两个重要的大气探测频道时,可以获取大气温、温度和降水的三维分布。连续性+立体观测,基本就让风雨“无处遁形”。

当然,实现这一目标实际上背后有我国科学家们极为深厚的研究基础。卫星分辨率越高,对接收天线尺寸的要求就越大,然而卫星的承载能力是有限的,这就是个对立的矛盾。因此,静止轨道微波探测技术在国际上都是空白。此前只有一颗极轨微波探测卫星上过天,静止轨道卫星则一颗都没有。

中国科学院空间空间国家空间科学中心的研究员告诉记者,中国科学家提出的方案,是开展静止轨道双模式毫米波/亚毫米波探测仪的设计模式,在50GHz至56GHz频段的综合口径干涉成像体制,在183GHz采用传统真实口径机械扫描成像,通过双模式技术,就可以等效成大口径天线的观测效果。这样的技术模式是我国首创的,具有自主知识产权。



图为双模式毫米波大气探测仪样机


当然,对台风的观测只是“风云四号”微波星的功能之一,它对风雨的观测,也可以大幅度提升短时强降雨这样的灾害性天气。而微波星只是“风云四号”系列中的一颗,随着卫星一颗颗上天,我们有理由期待它们释放更为巨大的使用效益。



(本文原作者:本报记者 李一鹏)

改编:小雨

文中图片来自网络





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