云顶集团登录-4008com云顶集团
做最好的网站

风云四号 能给大气做“CT”

兵分两路看气象 中国人多地广,是世界上自然灾害最多、最严重的国家之一。其中气象灾害占70%以上,每年农田受灾面积达3400万公顷,影响人口约6亿人次,气象灾害所造成的直接和间接经济损失每年约为2000~3000亿元人民币,占国内生产总值的3%~6%。所以,中国很重视气象卫星的研制,截至2007年已先后发射了极轨气象卫星和静止轨道气象卫星各4颗(2008年又发射了1颗极轨气象卫星和1颗静止轨道气象卫星——编者注)。 气象卫星是通过多通道高分辨率扫描辐射计、红外光谱仪和微波辐射计等观测地球,获取气象资料,遥感监测地球环境。它分极轨气象卫星和静止轨道气象卫星两种,可不受地理条件、自然环境及国家区域行政疆界的限制,实现快速、长期、连续、全球、全天候、全天时和多方位的观测。 极轨气象卫星运行于600~1400千米高度的太阳同步轨道,沿飞行轨道以1~4千米的分辨率对地面数千千米宽的条带进行观测,每天可绕地球运行14圈,能够对全球任何一个地点观测2次,获取全球气象资料,且因运行轨道低而分辨率高,能清晰地了解地面的情况。其不足是由于卫星不停地围绕地球两极运行,得到的图像是全球云图,使得对某一地区的观测周期比较长,有的要几天才能观测一次,对同一地点无法连续观测,不能满足短期预报业务的需要,因此它主要用于长期天气预报。 静止轨道气象卫星定位于地球静止轨道的某一点,可对卫星下方地球面积的40%进行连续观测,因而对监视灾害性天气有很强的时效性。例如,利用追踪台风等快速运动的天气现象,在30分钟或更短时间内就能获取一幅地球全景圆盘图,并实时送回地面。其缺点是对于纬度大于70°的高纬度地区的气象观测能力较差,而且由于轨道高而分辨率较低。因此它主要用于地区性短期天气预报业务。 由此可知,极轨气象卫星和静止轨道气象卫星的观测特点各有千秋,可互为补充。 在监测热带风暴和台风方面,气象卫星已经做到无一漏报,在台风形成阶段便可发现,并能估计其强度和移动方向。高时间分辨率的地球静止轨道气象卫星云图,为专家预报热带风暴的强度变化和未来的移动路径,提供了可靠而又直观的依据,有助于有关领导做出及时而正确的预防对策。 利用气象卫星可以时刻监视暴雨和强对流天气的发生、消亡、移动和强度变化,为监测和预报未来可能造成的强降雨或强对流等灾害性天气提供依据。 除对天气预报和气候预测有重要作用外,气象卫星在自然灾害和地球环境监测以及海洋、航空、航海、农业、渔业等方面都有着广泛应用价值,是应用卫星中重要的多用途卫星。 洞察全球测风云 从20世纪70年代起,中国开始研制气象卫星。1988年9月7日成功发射了中国第一颗极轨气象卫星风云1号A星。它属于试验型卫星,采用三轴稳定方式,是中国第一颗传输型遥感卫星。卫星发射后准确地进入了近圆形的太阳同步轨道,并于当天就向卫星地面站发回了气象信息,表明该星有较好的技术性能。 风云1号A星装有2台5通道可见光和红外扫描辐射仪,扫描宽度达3000千米。这些仪器在太空获得了高质量云图照片,捕捉到锋面云系、冷涡云系、温带气旋、暴雨云团、赤道辐射带、热带云图和台风等天气系统的图像,还指出了地形地貌特征、海面温度、海雾、植被、洪水和积雪等地面情况。风云1号A星的升空使中国成为世界第三个能自行研制极轨气象卫星的国家。 1990年9月3日,中国第二颗试验型极轨气象卫星风云1号B星升空。它与第一颗基本相同,只有少许改进。例如,适当调整了系统参数,并增加了对红外通道的防污染措施,以提高云图质量。结果表明,其性能明显改善,传回的可见光云图质量比第一颗清晰,红外云图与当时国际先进的同类卫星所获云图相当。这颗卫星的发射,对加速实现中国气象事业现代化,对工农业生产、航空、航海、森林防火、环境监测和国防应用等,都发挥了应有的作用。 风云1号C星是中国研制的新一代极轨气象卫星,属业务型卫星,于1999年5月10日升空,8月22日交付使用。与前2颗极轨气象卫星相比,风云1号C星又有了很大的改进。例如,星载扫描辐射计的通道数量由5个增加到10个,在新增加的5个通道中有4个是海洋水色通道,并将数据量化位数由8比特提高到10比特,使所获取的信息量大幅度增加;星上观测资料的存储时间也由60分钟增加到300分钟,把存储模式由模拟信号改为数字信号。因此,它能为更精确的中长期天气预报和气候预测提供必要的基本资料,并可在灾害监测和环境遥感中发挥巨大作用,还能测量海洋生物的初级生产率,反映海洋浑浊度和海洋污染等情况。 由于风云1号C星在轨运行的稳定性和获取数据的准确性,世界气象组织于2000年8月首次正式将该卫星列入世界气象业务极轨气象卫星的行列。 与风云1号C星基本相同的风云1号D星也于2002年5月5日顺利升空,用于接替已到寿命的风云1号C星。 美国、欧洲和亚洲等多个国家都建立了兼容接收风云1号C星、D星的数据接收系统和相应的数据处理与应用系统,中国极轨气象卫星正在为世界灾害监测、环境变化研究做出贡献。(选编自《中国航天器》)

12月11日零时11分,我国新一代静止轨道气象卫星首发星风云四号在西昌卫星发射中心成功发射。这可不是一颗普通的气象卫星,风云四号的成功发射,将引领我国静止轨道气象卫星的升级换代,在技术上实现了从跟跑向并跑的重大跨越,达到世界先进水平,是我国从航天大国向航天强国迈进的又一重要标志。

编辑:国防科技网 责任编辑:张海

在36000公里高空24小时“站岗”,1秒能拍摄500张闪电图

气象卫星可以说是离百姓生活最近的卫星。我们平常看到的天气预报,首先就要通过气象卫星装载的各种探测仪器获得不同的卫星气象云图和遥感数据,然后通过云图及数据反演出大气要素,并应用到天气预报模型中,再根据方程的运算得到未来的天气。随着风云卫星的发展,我国天气预报的准确率从上世纪70年代的约50%,提高到了现在的90%。

“我国的风云气象卫星分为极轨气象卫星和静止轨道气象卫星两种,其中单数编号的风云一号、风云三号是极轨气象卫星;偶数编号的风云二号、风云四号是静止轨道气象卫星。”国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍,极轨气象卫星逆地球自转方向环绕北极和南极、与太阳同步;静止轨道气象卫星则悬在赤道上空36000公里处、与地球保持同步运行,相对地球是不动的。我国是世界上少数几个同时拥有极轨气象卫星和静止轨道气象卫星的国家之一。

据介绍,风云四号是我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,也是我国首颗高轨三轴稳定定量遥感卫星。卫星发射重量5400公斤,设计寿命7年,成功突破了图像定位与配准等20余项重大关键技术,填补了我国多项技术空白,整体性能达到欧美最新一代静止轨道气象卫星的水平。风云四号通过获取地球表面和云的多光谱、高精度、定量观测数据和图像,能够有效提高天气预报和气候预测水平,增强生态环境监测能力。

“图像定位与配准就是卫星通过实时测量计算,消除姿态变化等各种影响成像的因素,使卫星在36000公里的‘眼睛’永远瞄准我们想让它看的地方,同时在拼接拍摄的图像时做到零误差。”风云四号卫星总设计师董瑶海说。

风云四号卫星地面应用系统总师张志清用几个“更”来形容这颗新卫星。眼睛更锐利——空间分辨率最高达500米;反应更敏捷——区域观测时间分辨率可达1分钟;光谱分辨率更高——可以看到更多的大气和地物特征。

赵坚进一步解释:“比如说闪电监测资料,风云四号装载了我国自主研制的闪电成像仪,一秒钟可以拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,进而实现对强对流天气的监测与跟踪,提供闪电灾害预警,这在国内是首次应用。”

“与风云二号相比,风云四号的成像时间分辨率提高一倍。”赵坚介绍,风云四号单星即可完成风云二号双星组网才能实现的15分钟全圆盘成像,观测1000×1000公里区域只需1分钟,能力超过风云二号,与欧美新一代静止轨道气象卫星相当。

再如对台风分析和预报方面,风云四号能够每3分钟对台风区域进行观测,高频次观测可提供台风云结构及其演变的精细化动态信息,特别是对台风眼区的监测,可弥补目前在轨卫星云图分辨率和时间分辨率不够高的缺点,为台风定位、定强提供更可靠更精细的观测资料。

首次将成像和垂直观测相结合,可以对大气进行切片观察

董瑶海表示,作为我国新一代静止轨道气象卫星,风云四号卫星不仅技术新,而且平台新,采用了全新的总体方案、全新的载荷配置,关键技术突破多、自主创新成果多。卫星首次使用了中国航天科技集团八院全新研制的SAST5000平台,具有承载能力大、质心低、力学响应小、对地面大等特点。与风云二号类似陀螺旋转的自旋稳定方式不同,风云四号采用了三轴稳定方式,可以轻松实现在高空对地球的24小时凝视,对地观测时间利用率接近80%,达到国际先进水平。

载荷新也是风云四号的突出亮点。董瑶海颇为自豪:“风云四号是国际上首颗同时装载多通道扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪的高轨气象卫星。”

据介绍,多通道扫描成像辐射计的成像通道从风云二号的5个增加到了14个,覆盖3个可见光和11个短波红外、中波红外和长波红外等波段,通道数量提升近3倍,其技术指标与美国刚刚发射的GOSE—R卫星相当。同时,星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K,也就是说,卫星在测量地面温度时误差小于1摄氏度,只要发生0.1摄氏度的变化就能感知出来。

“风云四号还是国际上首个在二维成像观测的同时,实现对大气的垂直分层三维观测的卫星。”风云四号卫星工程总师李卿介绍,这有赖于最新研制的干涉式大气垂直探测仪,这在国际上也是首次装载于气象卫星上。探测仪的探测通道超过1600个,可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测。专家打了个比方:这个新仪器不仅实现了从黑白电视机向彩色电视机的跨越,还可以对大气做CT扫描,进行切片观察,大大提高了气象观测的能力。

李卿表示,美、欧把成像辐射计和干涉式垂直大气探测仪分别装在两颗卫星上,以避免两台大型光学仪器运动部件带来的动力学干扰等技术问题,但我国通过采用图像定位与配准系统和微振动抑制系统,解决了世界性难题,实现了两台载荷同时工作,达到国际领先水平。

将提供更多更精准的数据,能预报气象也能监测灾害污染

目前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。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。

今后,风云四号将提供包括云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等30多种数据产品,可为我国及周边地区的短时气象预报、台风监测、环境及污染监测、自然灾害监测、森林防火、粮食亩产等提供服务,产品的种类、数量以及定量化指标均较之前的卫星产品有显著提升。

据统计,风云气象卫星的云图每年被数以亿计的引用,成为国内最大的遥感卫星数据库。在国际上,风云卫星已经达到了国外同类卫星的先进水平,被世界气象组织列入国际气象业务卫星序列。接收和应用风云系列气象卫星资料的国家和地区多达70多个,东半球的气象预报主要靠我国的气象卫星提供相关资料。

赵坚透露,根据《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》,明确与气象事业紧密相关的有13颗卫星,其中全新研制的有大气环境监测星、陆地生态系统碳监测卫星和静止轨道微波探测星。

静止轨道微波探测卫星将有力提升对快速变化的台风、暴雨等灾害性天气系统的监测预警能力,成功发射后将与风云四号静止轨道气象卫星组网运行,将大幅度增强我国对天气预报,尤其是对降雨预报、气候预测、自然环境和自然灾害监测的能力。降水雷达测量卫星则将实现降水和云雨大气参数遥感探测,获取融化层高度和厚度信息,有效提高降水数值预报的准确率。来源:国防科工局网站

本文由云顶集团发布于航空航天,转载请注明出处:风云四号 能给大气做“CT”