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“風(fēng)云三號(hào)E星、風(fēng)云四號(hào)B星兩顆風(fēng)云氣象‘新星’的主要數(shù)據(jù)產(chǎn)品將向全球用戶開(kāi)放共享。”近日，在世界氣象組織（WMO）執(zhí)行理事會(huì)第75次屆會(huì)上，中國(guó)氣象局黨組書(shū)記、局長(zhǎng)莊國(guó)泰宣布。

能夠服務(wù)全球，這兩顆衛(wèi)星有哪般武藝？

據(jù)介紹，風(fēng)云三號(hào)E星是全球首顆民用晨昏軌道業(yè)務(wù)衛(wèi)星，填補(bǔ)了全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式在晨昏時(shí)段的衛(wèi)星觀測(cè)資料空白；風(fēng)云四號(hào)B星是我國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)業(yè)務(wù)星，具備分鐘級(jí)250米分辨率區(qū)域成像能力。這兩顆衛(wèi)星及其地面應(yīng)用系統(tǒng)于今年6月轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)試運(yùn)行。

這只是“風(fēng)云家族”兩個(gè)最新成員，到現(xiàn)在，我國(guó)已成功發(fā)射19顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星，其中7顆在軌運(yùn)行。作為敏銳的太空前哨，它們?cè)诤棋y河都“忙”些什么？

百姓“冷暖星”：俯瞰風(fēng)云變幻

這幾天，暴雨和高溫“唱主角”。據(jù)中央氣象臺(tái)預(yù)報(bào)，7月11日至13日，一條新雨帶即將橫跨東西，影響我國(guó)西北地區(qū)東部至華北中南部等地。面對(duì)復(fù)雜的天氣形勢(shì)，預(yù)報(bào)員們心中有底：風(fēng)云氣象衛(wèi)星時(shí)刻監(jiān)測(cè)風(fēng)云變幻，提供著及時(shí)、豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)，氣流動(dòng)向一覽無(wú)余。

國(guó)家衛(wèi)星氣象中心服務(wù)首席任素玲表示，10年前，風(fēng)云氣象衛(wèi)星每半小時(shí)甚至一小時(shí)才生成一張?jiān)茍D，空間分辨率為幾公里，而如今的風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星產(chǎn)品，時(shí)空分辨率最高可達(dá)1分鐘和250米。

前不久，江南、華南地區(qū)遭遇強(qiáng)降雨，中央氣象臺(tái)發(fā)布暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警。在同一時(shí)間的浩瀚太空中，7顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星緊盯風(fēng)云變幻，每5分鐘生成一張中國(guó)及周邊區(qū)域云圖，每1分鐘生成一張指定區(qū)域云圖。

無(wú)論是90%的暴雨預(yù)警準(zhǔn)確率，還是提前40分鐘的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警時(shí)間，抑或首次實(shí)現(xiàn)對(duì)全球范圍臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)……我國(guó)氣象預(yù)報(bào)水平的提高，與觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展密不可分。

“我國(guó)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，風(fēng)云氣象衛(wèi)星立下汗馬功勞。”中央氣象臺(tái)臺(tái)風(fēng)與海洋氣象預(yù)報(bào)中心首席預(yù)報(bào)員許映龍介紹，2021年，處于在軌測(cè)試階段的風(fēng)云四號(hào)B星搭載的快速成像儀，對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”進(jìn)行了1分鐘連續(xù)高頻觀測(cè)。靜止氣象衛(wèi)星與極軌氣象衛(wèi)星聯(lián)合，為預(yù)報(bào)員實(shí)時(shí)分析和研判臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨影響提供了重要支撐。今年7月2日，臺(tái)風(fēng)“暹芭”登陸廣東，華南多地現(xiàn)極端降雨，佛山市氣象臺(tái)提前一小時(shí)發(fā)布龍卷警報(bào)，為當(dāng)?shù)胤烙鶠?zāi)害和人員撤離爭(zhēng)取了時(shí)間。

衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不但可以精準(zhǔn)反映天氣系統(tǒng)變化，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)同化技術(shù)融入數(shù)值預(yù)報(bào)模式，進(jìn)一步提升預(yù)報(bào)精度。

值得一提的是，我國(guó)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了靜止軌道紅外高光譜大氣探測(cè)儀——風(fēng)云四號(hào)A星大氣垂直探測(cè)儀的觀測(cè)業(yè)務(wù)同化，提高了臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)精度。在2018年對(duì)“瑪莉亞”等臺(tái)風(fēng)的目標(biāo)觀測(cè)和同化中，風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星表現(xiàn)不俗。數(shù)值預(yù)報(bào)與風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星探測(cè)儀“天地互動(dòng)”，開(kāi)展了預(yù)報(bào)需求驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)觀測(cè)和同化，15分鐘分辨率的探測(cè)儀目標(biāo)觀測(cè)資料同化到中國(guó)氣象局全球四維變分同化系統(tǒng)中。

結(jié)果表明，高時(shí)間、高光譜分辨率資料顯著改進(jìn)了模式對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑以及副熱帶高壓強(qiáng)度、位置的預(yù)報(bào)。歐洲氣象衛(wèi)星開(kāi)發(fā)組織原首席科學(xué)家Johannes Schmetz評(píng)價(jià)：“這是地球靜止軌道大氣探測(cè)同化應(yīng)用的里程碑。”2018年至2021年，中國(guó)氣象局科研團(tuán)隊(duì)共開(kāi)展9次目標(biāo)觀測(cè)同化，臺(tái)風(fēng)24小時(shí)和48小時(shí)路徑預(yù)報(bào)平均提高10%。

糧食“守護(hù)星”：“慧眼”知天而作

俗語(yǔ)說(shuō)“看天吃飯”，氣象條件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要影響，衛(wèi)星則是捕捉氣象條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的一雙“慧眼”。

今年的夏收是一場(chǎng)硬仗。2021年，我國(guó)北方經(jīng)歷了罕見(jiàn)秋汛，多地冬小麥播期推遲、苗情偏差，奪取夏糧豐收遇到極大挑戰(zhàn)。

“為打贏這場(chǎng)夏糧保衛(wèi)戰(zhàn)，氣象部門在衛(wèi)星遙感方面加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門及種糧大省聯(lián)動(dòng)，建立國(guó)省兩級(jí)農(nóng)業(yè)氣象遙感監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，利用多源衛(wèi)星遙感資料綜合研判冬小麥長(zhǎng)勢(shì)情況，及時(shí)向有關(guān)部門提供了作物長(zhǎng)勢(shì)及氣象條件影響的分析報(bào)告，為相關(guān)部門開(kāi)展冬小麥春管工作提供了有力的技術(shù)支撐。”國(guó)家氣象中心正研級(jí)高級(jí)工程師吳門新表示，如今麥?zhǔn)找呀猜暎斋@情況良好，農(nóng)業(yè)氣象遙感服務(wù)得到各方的好評(píng)。

從“看天吃飯”到“知天而作”，衛(wèi)星遙感使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從未知走向已知，將被動(dòng)化為主動(dòng)。

“農(nóng)業(yè)氣象遙感工作的實(shí)質(zhì)是定性或定量評(píng)價(jià)過(guò)去及未來(lái)的氣象條件對(duì)作物生長(zhǎng)的影響情況。快速準(zhǔn)確地掌握作物種植空間分布，能提高作物種植分布與氣象要素分布的時(shí)空匹配精度，對(duì)于提高農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警和作物產(chǎn)量氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性具有重要意義?！眹?guó)家衛(wèi)星氣象中心副研究員張明偉介紹，今年5月，中國(guó)氣象局“國(guó)-省-市/縣”一體化大宗作物分布遙感監(jiān)測(cè)體系初步建成，高空間分辨率的冬小麥分布遙感產(chǎn)品首次應(yīng)用于中國(guó)氣象局夏收糧食作物產(chǎn)量氣象預(yù)報(bào)和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)，為保障糧食豐收增添“利器”。

要實(shí)現(xiàn)“飯碗主要裝中國(guó)糧”，還要加強(qiáng)對(duì)我國(guó)主要糧食作物的監(jiān)測(cè)與管理。

近年來(lái)，中國(guó)氣象局、中國(guó)科學(xué)院、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等將風(fēng)云氣象衛(wèi)星資料作為數(shù)據(jù)源，開(kāi)展國(guó)內(nèi)外重要產(chǎn)糧區(qū)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)及小麥、玉米、水稻和大豆等主要糧食作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量估算，為科學(xué)決策提供了重要可靠的參考依據(jù)。

“農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)我國(guó)糧食產(chǎn)量影響很大，其中干旱的影響最甚。”在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員毛克彪看來(lái)，地表溫度和土壤水分是干旱監(jiān)測(cè)中的重要參數(shù)，以前主要通過(guò)氣象站點(diǎn)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，但站點(diǎn)相對(duì)稀疏，空間代表性不夠，人工方式又費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

據(jù)了解，隨著氣象衛(wèi)星的發(fā)展，波段數(shù)量和輻射分辨率不斷優(yōu)化，其紅外遙感數(shù)據(jù)可反演地表溫度，微波亮溫?cái)?shù)據(jù)可反演土壤水分，給氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、產(chǎn)量估算提供了有力支撐。

遙感定量反演產(chǎn)品的農(nóng)作物與農(nóng)田環(huán)境參數(shù)，以風(fēng)云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為作物生長(zhǎng)模型、數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)以及作物估產(chǎn)等應(yīng)用提供了可靠的農(nóng)作物生長(zhǎng)關(guān)鍵參數(shù)，為田間農(nóng)業(yè)管理提供有價(jià)值的參考。

隨著風(fēng)云三號(hào)E星、風(fēng)云四號(hào)B星及其地面應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)的試運(yùn)行，未來(lái)農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感業(yè)務(wù)發(fā)展將有更多可能。

生態(tài)“監(jiān)測(cè)星”：賦能美麗中國(guó)

“衛(wèi)星監(jiān)測(cè)圖像顯示，太湖西部沿岸區(qū)和湖心區(qū)出現(xiàn)藍(lán)藻水華?！苯眨环輾庀笮l(wèi)星監(jiān)測(cè)報(bào)告送至中國(guó)氣象局辦公室和江蘇省氣象局、生態(tài)環(huán)境廳、水利廳等相關(guān)部門。隨后，一場(chǎng)部門聯(lián)動(dòng)、屬地協(xié)同的藍(lán)藻防控行動(dòng)迅速展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)藻水華的早發(fā)現(xiàn)、早介入、早處置。

這得益于風(fēng)云氣象衛(wèi)星擁有較強(qiáng)的對(duì)地監(jiān)測(cè)能力，其中靜止氣象衛(wèi)星可提供對(duì)中國(guó)及周邊區(qū)域5分鐘一次的監(jiān)測(cè)，并可對(duì)指定區(qū)域1分鐘生成一次云圖，三顆極軌氣象衛(wèi)星能提供每天6次高分辨率覆蓋全球的監(jiān)測(cè)。據(jù)介紹，利用多星組網(wǎng)、協(xié)同觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)云氣象衛(wèi)星還能實(shí)現(xiàn)對(duì)全球和重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況高時(shí)間分辨率和高空間分辨率的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估，幫助決策部門更快作出反應(yīng)。

察汗淖爾湖，坐落于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市商都縣與河北省張家口市康?？h交界處，是華北地區(qū)最大的內(nèi)陸咸水湖，過(guò)去因缺乏系統(tǒng)性保護(hù)，生態(tài)一度遭到嚴(yán)重破壞。

2020年，內(nèi)蒙古、河北兩地察汗淖爾濕地保護(hù)和修復(fù)專項(xiàng)協(xié)作機(jī)制建立。兩年后的今天，察汗淖爾的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)進(jìn)展如何？

“與去年同期相比，4月察汗淖爾區(qū)域植被指數(shù)提高8.5%，水體面積增加0.2平方公里?！边@份數(shù)據(jù)清晰的專報(bào)，正是依據(jù)風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)制作而成，為評(píng)估察汗淖爾生態(tài)環(huán)境治理情況提供了重要依據(jù)。

通過(guò)衛(wèi)星廣播、互聯(lián)網(wǎng)及遙感應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)等多種方式，如今，風(fēng)云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)和產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于生態(tài)監(jiān)測(cè)。

國(guó)家衛(wèi)星氣象中心還建立了2000年以來(lái)植被、地表溫度、水體、藍(lán)藻水華、沙塵、積雪等長(zhǎng)序列衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)集，并聯(lián)合多地編制了植被、城市熱島、水體、藍(lán)藻水華、沙塵、積雪、火情等10余項(xiàng)技術(shù)導(dǎo)則。完成衛(wèi)星遙感應(yīng)用系統(tǒng)（SMART）2.0及3.0版本研制，在全國(guó)氣象部門中使用，并推廣到多個(gè)國(guó)家。

今年6月，風(fēng)云三號(hào)E星、風(fēng)云四號(hào)B星及其地面應(yīng)用系統(tǒng)轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)試運(yùn)行。中國(guó)氣象局首席服務(wù)專家、國(guó)家衛(wèi)星氣象中心正研級(jí)高級(jí)工程師韓秀珍介紹，風(fēng)云三號(hào)E星搭載的微光型中分辨率光譜成像儀，具備在晨昏軌道監(jiān)測(cè)燈光信息的能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市燈光影像的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。隨著雙星閃耀太空，其生態(tài)監(jiān)測(cè)能力得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

目前，我國(guó)已為124個(gè)國(guó)家和地區(qū)提供風(fēng)云衛(wèi)星資料和產(chǎn)品，其中包括生態(tài)環(huán)境和自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估。30個(gè)國(guó)家注冊(cè)成為應(yīng)急保障機(jī)制國(guó)際用戶，面向42個(gè)國(guó)家開(kāi)通綠色服務(wù)通道，來(lái)自100多個(gè)國(guó)家的1200多名學(xué)員接受了風(fēng)云衛(wèi)星應(yīng)用專題培訓(xùn)，我們的“生態(tài)朋友圈”正日益拓展。（記者 崔興毅）

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