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“天有不测风云”常用来形容天气变幻无常，但中国的“风云家族”卫星，恰是要测天，提高人们应对自然的能力。就在2016年12月11日，“风云家族”又添新丁——风云四号卫星从西昌卫星发射中心升空。它是我国最先进的静止轨道气象卫星，承担着静止轨道气象卫星升级换代的使命。今天，我们就来回顾一下风云卫星家族史。
风云代号里的玄机
时间倒回到1969年。那一年，周恩来总理指示：“要搞我们自己的气象卫星。”1977年，风云一号卫星开始研制，拉开了我国风云系列气象卫星发展的帷幕。近40年沐风栉雨，我国成功发射了4颗风云一号、7颗风云二号、3颗风云三号卫星。
但少有人知的是，风云卫星“一二三四”的代号，不是简单的排排坐，其中颇有讲究。
比如，以单数命名的风云一号、风云三号系列，都是太阳同步轨道气象卫星。它们像巡逻警察一样，在距离地面500至1000公里的轨道上绕行，实现对全球的巡视观测。其中，风云一号是我国自主研制的第一代太阳同步轨道气象卫星。风云一号A星于1988年发射，是我国第一颗传输型遥感卫星，在我国首次实现了气象、海洋和空间环境的综合探测应用，真正实现了一星多用，开创了我国气象卫星事业的新纪元。从1990年到2002年，风云一号B、C、D星相继升空。这四颗卫星如今都已“退休”。
2008年，风云三号A星发射，其技术指标达到欧美最新一代气象卫星水平，使我国在相关领域进一步缩小与发达国家的差距。通过多项技术创新，它实现了从二维遥感成像到三维综合大气探测，从单一的光学探测到紫外、可见光、红外和微波全谱段宽波谱探测，从宽覆盖公里级观测提高到百米级观测，从国内组网接收到全球组网接收等四大技术跨越，极大提升了气象卫星的应用价值和应用领域。风云三号系列共发射3颗卫星，目前均在轨运行。
以双数命名的风云二号和风云四号系列，都是静止轨道气象卫星。它们如同定点站岗的哨兵，守在距离约36000公里的赤道上空“凝视”地面，持续进行观测。
风云二号是我国第一代地球静止轨道气象卫星。1997年风云二号A星成功发射，使我国成为世界上第三个同时拥有太阳同步轨道和地球静止轨道气象卫星的国家。不过，风云二号系列卫星的发展历程颇为坎坷，A星运行3个月后出现故障，在业务应用上没有达到预期效果。2000年，我国发射了风云二号B星，不幸的是，它工作了不到8个月，也出现问题。此后从2006年至2014年，我国接连发射了风云二号D、E、F、G星，目前这4颗卫星都在工作。
“风云二号卫星从1998年投入运行以来，截止到2015年底，对登陆或影响我国的168个台风监测实现了全覆盖，使台风预报准确率连年提升。”国家国防科工局系统工程司副司长赵坚说。
风云“新丁”身手不凡
风云四号是“风云家族”的“新丁”。它是我国首颗静止轨道上三轴稳定的定量遥感卫星，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等4种探测器，实现了多个重大技术突破。
将四大类载荷安装在同一个卫星平台上，就是其中的一个突破。“这是一个世界性难题的突破，解决了多个仪器同时工作所产生的相互干扰问题。”中国气象局副局长、风云四号卫星工程总指挥于新文说，相较于其他国际先进水平静止气象卫星将成像仪器和探测仪器分置于两颗卫星的普遍做法，风云四号的这种设计大大节省了研制成本，更重要的是，在世界上首次实现对大气的多手段综合观测。
与风云二号卫星相比，风云四号配备的扫描成像辐射计通道数量增加了2.8倍，达到14个。其观测时间分辨率提高1倍，可每15分钟对东半球扫描一次，最快可以每1分钟生成一次区域观测图像。最高空间分辨率较之前提高了6倍，达到500米。
“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。
风云四号还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。
三分天下，“风云”其一
随着近些年厄尔尼诺现象的加剧，局部极端天气愈加频繁，世界各国都在提升气象卫星的精确度和实时性。
“我国风云系列气象卫星现已形成与美国、欧洲气象卫星三足鼎立的局面，目前东半球的气象预报主要靠我国的气象卫星提供相关资料。”赵坚说。
2016年11月2日，日本发射了向日葵9号气象卫星，18天后，美国GOES-R气象卫星也发射升空。而此次发射的风云四号，与向日葵9号、GOES-R卫星及欧洲正在研制的MTG等均属于新一代静止轨道气象卫星。
目前，人们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。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。
“成像和垂直观测相结合，就好比医生不仅有了X光片，同时还有了CT片，获得了不同层次的切片数据，对于病情的判断就更加准确了。”中央气象台首席预报员、风云四号卫星应用首席专家许映龙说。
据悉，随着风云卫星的发展，我国当前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％。如今，我们拥有了风云四号这一利器，我国天气预报的水平究竟能提高多少？专家解释，气象观测又分为地基观测、空基观测和天基观测三大类。而气象卫星，只是其中的天基观测一环。在专家看来，气象卫星观测能力的提升，将会带来天气预报能力的提升，不过至于能提升多少，以及能否和欧美比肩，则还要进行综合考量。
另外，真正引领天气预报技术走向现代化的是数值天气预报的诞生，而所谓数值预报，就是使用大气运动方程建立的数值模式，按时间顺序计算不同高度全球各处气象要素的值。按照中国工程院院士丁一汇的说法，中国的数值预报与欧洲中心、美国等相比，起步要晚。
要想准确猜透老天的“心思”，我们还有很长的一段路要走，“风云家族”将不断壮大！
（本报记者 叶乐峰）
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