敏于察言观色，洞察风云变幻，风云卫星是这样服务天气预报的

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来源：上观新闻作者：刘锟 2016-12-11 12:37

摘要：茫茫太空中的气象卫星就是敏于“察言观色”，洞察风云变幻的锐利“眼睛”。气象卫星主要是通过卫星装载的各种探测仪器获得不同的卫星气象云图，然后通过云图反演出其他变量，并应用到天气预报模式中，再根据方程的运算得到未来的天气。

天气，与人们的生产生活息息相关，时时刻刻影响着我们的生活。当然，要掌握大气的变化规律，对未来的天气进行预测并非易事。茫茫太空中的气象卫星就是敏于“察言观色”，洞察风云变幻的锐利“眼睛”。气象卫星主要通过卫星装载的各种探测仪器获得不同的卫星气象云图，然后通过云图反演出其他变量，并应用到天气预报模式中，再根据方程的运算得到未来的天气。

2016全球气象云图

卫星云图对天气预报到底有何用？

卫星云图在天气预报中常常被使用说明天气情况，花花绿绿的卫星云图为识别不同天气系统，确定他们的位置，判别天气系统的发展阶段及其未来的演变趋势，如估计台风中最大风速，以及估计对流云的降水强度等基础。“这些卫星云图都是由气象卫星从太空不同的位置对地球表面进行拍摄，并通过卫星将大量的观测数据传回地面工作站，然后将这些数据合成精美的云图照片。”上海航天技术研究院卫星专家周徐斌说。

鲁甸地震观测

“我国的气象卫星云图全部来自上海技术研究院抓总研制的风云系列卫星。”周徐斌说，如中央电视台每天气象预报的卫星云图，就是风云系列气象卫星摄取的。“每天我们看到的卫星云图天气预报动画是由过去12幅卫星云图组成，每隔半小时或一小时一幅，通过图像动画让观看者更清楚地了解云团的移动变化。”

气象卫星云图可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。不过，能用自己研制的卫星拍摄这两种云图的国家，美欧之外，就只有我们中国了。我国风云系列气象卫星中的风云一号卫星和风云三号卫星分别是我国第一代和第二代太阳同步轨道气象卫星，距地面高度大约500公里至1000公里，其拍摄的云图就是太阳同步轨道气象卫星云图。“而风云二号卫星和刚刚发射的风云四号卫星则分别是我国第一代和第二代对地静止轨道气象卫星，距地面约36000公里，其拍摄的卫星云图是地球静止轨道气象卫星云图。”周徐斌说。

静止卫星与太阳同步轨道卫星，一个相对于地球保持静止，一个则绕着地球转动。如风云二号卫星和风云三号卫星对我国天气的观测好比一个定点站岗警察和一个流动巡逻警察。所以，目前我们所看到中央电视台天气预报的卫星云图基本上来自在轨运行的风云二号E、F、G三颗星。

闪电观测

风云四号卫星正式投入业务运行后，将逐步接替风云二号卫星提供更加及时和高精度的观测数据，进一步提高天气预报的准确率。而目前在轨运行的风云三号卫星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，风云气象卫星的云图每年被数以亿计的引用，成为了国内最大的遥感卫星数据库，全球90多个国家和地区使用风云卫星数据。随着风云卫星的发展，我国天气预报的准确率从七十年代的约50%，提高到了现在的90%。

服务天气预报的难点何在？

“风云系列卫星的稳定运行和出色效能，奠定了中、美、欧气象卫星三足鼎立局面，提高了中国在国际上的话语权。”上海航天技术研究院科研三部部长路同山说，风云系列卫星也作为全球综合地球观测系统的重要成员，与欧美等国的气象卫星一起，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。

当前国际上气象卫星这种仅在少数几个国家发展的局面，还得从天气预报对气象卫星定量探测和连续业务应用的要求说起。

多通道扫描成像辐射计

首先是定量探测。气象卫星是现在天气预报的基石。而数值天气预报求解大气环境的动力学方程的初始条件是精确的大气观测参数，这对卫星提出了很高的定量化应用需求。

就拿刚刚发射的风云四号卫星来说，卫星选择以常年温度在20摄氏度左右的青海湖为定标场，风云四号卫星需要在36000公里之外的赤道上空对湖水温度的测量绝对误差小于1度，同时，当湖水温度变化0.2度时能够准确感知出来！为实现定量化，风云四号卫星进行了大量的仪器定标方法研究，研制了一套完整的在轨定标设备和定标方法，实现星上辐射定标精度1K、灵敏度0.2K。“但天气是如此的复杂，预报天气的要素除了温度，还包含湿度、压强、风很多指标，涉及温湿度、导风、闪电、辐射、云和气溶胶、大气成分等数十个种类卫星遥感数据产品的应用。”