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万里高空给沙尘暴“拍照” 风云四号卫星“火眼”如何看?

4亿像素、15分钟成像,这是风云四号给地球“拍照”的质量与速度。受近10年来中国最强沙尘天气突袭影响,15日中国北方多个城市空气质量出现严重污染。中国第二代静止轨道气象卫星风云四号A星在3.6万公里的高空,以“火眼”监测沙尘天气。中新网记者15日采访了中国航天科技集团上海航天技术研究院的风云四号主任设计师陈晓杰,揭秘风云四号A星的工作细节。

“快”:5分钟观测中国一次

风云四号A星于2016年12月11日发射,它给地球“拍照”,但它更是中国的“御用摄影师”。陈晓杰说,风云四号A星的特点就是它在地球静止轨道上,与地球的自转周期同步,目前5分钟可以实现一次对中国区域的观测,观测频次很高。而沙尘、大风这类天气,持续时间相对不长,正需要这种高频次观测,才能捕捉天气的动态变化。

对比而言,“风云家族”里的风云三号处于低轨轨道,可以看得很清楚,但每次经过中国的频次相对较低,大概要过12个小时才能经过一次中国区域。因此,“岗位”相对固定的风云四号A星更能胜任此次沙尘捕捉任务,及时监测到中国北方城市的沙尘区域。

“稳”:实时监测、估算沙尘面积

通过风云四号A星,我们能更清晰地看到沙尘天气的范围。据中国气象部门公布的内容,利用3月15日8时的FY-4A(风云四号A星)气象卫星遥感沙尘监测显示:沙尘区主要出现在内蒙古大部、河北北部、山西北部、陕西北部、北京市、天津市、辽宁西部、吉林西部、黑龙江西部等地,部分沙尘区有云覆盖或与云混合在一起。经估算,卫星可视的沙尘区面积约为46.6万平方公里。3月15日下午15时FY-4A气象卫星遥感沙尘监测显示:沙尘天气的影响范围继续向东、向南移动,影响华北、黄淮北部、内蒙古西部、东北地区中部、西北地区中东部等地,部分沙尘区有云覆盖或与云混合在一起。经估算,卫星可视的沙尘区面积约为83.9万平方公里。

风云四号A星如何估算沙尘面积?陈晓杰说,以北京区域为例,先利用风云四号A星对北京进行观测,接着区分哪些地方有沙尘、哪些地方没有,然后通过相关算法处理数据,就可估算出沙尘的面积。

“灵”:可以捕捉大气0.1摄氏度的温度波动

风云四号A星有多灵敏?陈晓杰说,最高能感知到地球大气0.1摄氏度的波动。

陈晓杰介绍,风云四号A星的监测技能主要依靠遥感仪器——风云四号卫星搭载了多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间天气监测仪4台遥感仪器。其中,多通道扫描成像辐射计可提供可见光、近红外、水汽及红外波段等14通道的高时空分辨率图像,全圆盘图像观测时间为15分钟,空间分辨率最高可达500米。

陈晓杰介绍,与“红外测温”的原理相似,遥感仪器可以遥感地球大气的温度、湿度。而沙尘有其特殊的波段,相关光谱信息被捕捉、传到地面后,再通过数据处理,形成监测影像。并且,风云四号A星的监测基本上是准实时的,从收到遥感数据,到中国气象局处理数据,基本上几分钟内就能有监测结果。

陈晓杰告知,没有气象卫星之前,类似观测很多是依靠地面观测站,但地面观测范围有限,遥感的方式为我们观测天气提供更大便利。

据悉,自风云四号首发星2016年12月11日成功发射、投入运行后,中国对台风、暴雨等灾害性天气的监测识别时效从15分钟提高到5分钟,24小时台风路径预报误差从95公里减小到71公里。(完)


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