气象卫星及应用系统建设五年来的进展

　　气象卫星和卫星气象是气象现代化的重要标志。党中央、国务院历来非常重视气象卫星事业的发展。国务院于1999年批准建立了气象卫星专项资金。近5年来，我国先后成功发射了两颗业务极轨气象卫星(风云一号C、D)和两颗静止气象卫星(风云二号A、B)。中国气象局国家卫星气象中心先后对地面应用系统进行了大规模改造，在接收和应用我国气象卫星资料的同时，积极利用国外卫星资料，在天气预报、气候预测、生态环境和自然灾害监测以及国民经济发展和国防建设中发挥了重要作用，取得了显著的社会和经济效益。

　　　1.风云一号02批极轨业务气象卫星

　　风云一号C/D气象卫星是我国第一代极轨业务气象卫星。星上遥感仪器由风云一号A/B试验星的五通道增加到十通道。风云一号D气象卫星在风云一号C星的基础上作了进一步改进。目前运行良好。我国目前已拥有风云一号C、D双星运行的极轨气象卫星业务系统。

　　　风云一号02批应用系统是一个集遥感、气象、电子、通信、计算机等多学科、高技术于一体的大型工程系统，由我国自行设计建设。该系统成功解决了高速、大容量气象卫星数据的实时采集和由广州、乌鲁木齐向北京处理中心的实时远程传输，解决了卫星资料预处理、产品处理、存档、分发、应用等关键技术，解决了双星运行给应用系统带来的技术困难，实现了系统的业务化稳定可靠运行，拥有自主知识产权。该系统在接收处理我国卫星资料的同时，还可以兼容接收处理国外极轨气象卫星资料。

　　　2.风云二号静止气象卫星

　　风云二号卫星是我国第一代静止气象卫星，包括两个批次，计划共发射五颗卫星。01批两颗星风云二号A和B为试验试用型卫星，均已成功发射；02批三颗星为业务应用卫星，较01批卫星将有明显改进，已转入正样研制阶段，有限业务运行工作状态较为稳定。

　　　风云二号卫星应用系统是大型遥感卫星地面应用系统。系统承担了卫星业务测控；图像观测资料接收、处理、转发；多种遥感产品处理、存档和服务；DCP资料收集、处理和分发；空间环境监测数据接收处理等多方面任务，技术难度大，工作环节多、运行可靠性和实时性要求高。目前正积极进行风云二号02批卫星应用系统的建设。建成后的系统，其技术状态将达到国外同类卫星应用系统的先进水平。

　　　3.风云三号01批气象卫星

　　风云三号是我国第二代极轨气象卫星，计划共发射8颗，分01批、02批。目前已完成了01批第一颗试验卫星的初样设计评审工作，初样研制工作正在进行。

　　　风云三号卫星技术状态与风云一号02批相比有很大的变化，卫星将装载11种遥感仪器和数据收集系统，能获取全球多种大气、海表和陆地表面特性参数，性能将有很大的提高。

　　　风云三号是世界同期先进气象卫星，已经列入世界气象组织(WMO)2005～2020年业务气象卫星星座系统。为适应卫星技术状态的变化，应用系统在资料接收、传输、处理、存档、分发、服务、业务测控等功能上也将发生重大变化，还必须能够兼容接收和处理同期国际先进环境和气象卫星，研制和建设难度很大。目前，中国气象局正在国防科工委的大力支持下，加紧开展风云三号应用系统的有关工作。

　　　4.中国遥感卫星辐射校正场

　　为了满足卫星定量化遥感技术和遥感资料定量化应用技术发展对开展辐射校正的迫切需求，在“九五”期间圆满完成了中国遥感卫星辐射校正场的建设任务，实现了“建立一个多星共用的、国家级的、具有国际先进水平的、对外开放的遥感卫星辐射校正场”的目标，建成了辐射校正场技术系统。在“十五”期间，继续开展了辐射校正技术发展的有关科研项目。在辐射校正场的建设和科研过程中，先后开展了针对FY-1、FY-2、CBERS资源卫星、JB-3卫星、HY-1卫星和SZ-3飞船遥感仪器的场地辐射校正服务，取得了良好的应用效果。

　　气象卫星的社会经济效益

　　1.天气气候领域的应用

　　风云系列气象卫星应用系统投入业务运行后，为台风、暴雨、冰雹、暴雪、沙尘暴、龙卷风等灾害性天气的监测提供了更有力的手段，使天气预报更加准确及时。如2001年7月25日，第七号台风“玉兔”，2002年7月2日至5日的“威马逊”台风，在穿过上海以东海面上时，对上海市和舟山群岛影响较大，普遍出现大到暴雨和8-11级大风，由于卫星的准确监测，防范措施及时而未造成大的损失。

　　　气象卫星资料在气候分析和预测中也发挥了重要作用。例如1998年长江特大洪水，气象专家在年初就做出准确的短期气候预测，其中气象卫星提供的1997～1998年冬季青藏高原积雪和太平洋海温等资料，成为我国短期气候预测的重要科学数据。

　　　极轨卫星资料对极地和高纬度地区天气的研究显得十分重要。极地极涡不断向中纬地区输送冷空气，从而影响中纬度地区天气活动。过去由于极地常规资料非常稀少，而限制了对极涡的观测和研究，卫星云图可以非常直观地看到极涡云系分布，极涡的减弱和增强以及极涡的演变，可以监测和研究极涡及其对中纬度天气影响。卫星气象中心研究人员利用风云一号C/D卫星极射赤面投影卫星云图资料探讨极涡活动与长江流域降水的关系研究，得出较好的结果。

　　2.环境和自然灾害监测

　　我国是环境和自然灾害种类较多、发生频繁的国家之一，风云系列气象卫星在洪涝、森林草原火情、雪灾和海冰等监测中发挥了重要作用。1998年我国长江、嫩江流域等地区发生特大洪涝灾害，国家卫星气象中心利用卫星资料，向国务院、水利部、国家遥感中心和有关省局提供了大量气象卫星洪涝监测产品。

　　　风云一号卫星在所有重要火情监测中均发挥了重要作用，例如，利用风云一号C星连续监测了1999年夏季大兴安岭出现的多处火情，利用风云一号D星资料，对2002年的“7.27”内蒙古东北部大兴安岭林区雷击火进行了全过程的监测服务。2002年初内蒙古自治区呼伦贝尔盟、新疆自治区喀什地区和阿里地区遭受雪灾后，利用风云一号D星资料制作的积雪持续日数监测图，反映了积雪覆盖在地面的持续时间，为评估雪灾程度和范围提供了有效信息。风云一号卫星对云、海冰的结构观测比较精细，在各波段都有不同的反映，利用它可以生成多通道海冰监测图像、冰面积及冰覆盖度分析图、海冰和海水表面亮度温度等值线图等。多年来，通过提供海冰监测产品服务，使风云一号气象卫星资料为海上石油生产安全保障做出了贡献。

　　　3.农业方面的应用

　　利用气象卫星资料采用遥感方法可获得客观的全国范围的干旱分布图。前两年，我国北方大范围持续干旱，利用风云一号卫星获得的连续三年的植被绿度指数图，有效地反映了2000年黑龙江松嫩平原和吉林历史上罕见的大旱及对农作物生长的影响，以及2001年我国北方大范围干旱对植被的影响。

　　　近几年来，卫星气象中心利用积累的十多年的全国植被指数资料生成旬植被指数距平图，这一产品对近年来重大干旱发生时农作物受影响情况都有比较明显的反映。另外，气象卫星遥感植被信息和地面观测资料的综合还可以用于农作物估产，已在气象卫星遥感冬小麦估产中得到了成功应用。

　　　风云一号气象卫星上午过境时间十分有利于获取地表晴空资料。利用该卫星观测到的我国西部祁连山、天山、青藏高原的积雪覆盖，塔里木盆地周边的水体以及青海湖周边地区的植被覆盖，和前十年的卫星监测资料比较，发现一些明显的有关环境变化的现象。

　　　4.全球资料应用

　　风云一号C/1D卫星的成功发射，使我国成为继美国之后世界上第二个能够实时获得全球遥感数据的国家。国家卫星气象中心接收、处理和存储了大量的全球遥感数据，研制的全球植被指数产品，能为全球农作物长势动态监测和世界粮食生产丰歉趋势分析提供连续的资料源。

　　　5.气象卫星数据共享

　　为了更好地做好气象卫星产品及资料对全社会的服务，使多部门、多行业用户可以快捷方便地获取卫星历史资料、实时资料及产品，国家卫星气象中心依托气象卫星工程系统的建设及现有基本业务系统，建立气象卫星数据共享服务系统，统一解决气象卫星资料、产品及历史资料的存储问题，并向用户提供共享服务。

　　　6.风云气象卫星的国际影响

　　从1998年以来的五年中，随着我国静止和极轨气象卫星的相继成功发射，特别是1999年和2002年我国成功发射风云一号C/D极轨业务气象卫星的成功发射和业务运行，我国气象卫星在国际上影响日益崛起，发挥的作用日益显著。从2000年开始，在世界气象组织的正式出版物中，将我国的风云一号和风云二号气象卫星列入全球气象卫星业务观测系统；大量国际用户直接接收或利用我国的风云气象卫星资料。美国在澳大利亚南部专门建立了风云二号接收系统，将实时收到的数据经夏威夷中转传输到美国存档和进行全球拼图应用；欧洲气象卫星组织则通过澳大利亚接收后，通过卫星中继传输到法国卫星气象中心。

　　气象卫星的发展展望

　　1.风云三号02批极轨气象卫星

　　风云三号极轨卫星最终实现的探测目标是：解决三维大气探测问题，进一步提高自然介质表面(地面、海表、云层)地球物理参数遥感能力，从而实现全球、全天候、三维、定量、高光谱观测。

　　　在风云三号01批试验卫星的基础上，风云三号02批卫星将作为业务卫星解决01批卫星试验过程中出现的问题，实现高可靠和长寿命业务运行，同时，卫星的有效载荷将得到进一步发展。

　　　2.风云四号静止气象卫星

　　风云四号是我国第二代静止气象卫星，主要发展方向是：通过采用三轴稳定的卫星平台增加对地观测的频次和观测区域的机动性，加强对中小尺度天气系统的监测和分析，进一步提高短时和短期天气预报的准确率；增加成像扫描辐射计的探测通道，提高天气分析和地球环境变化动态监测能力；增加红外大气垂直探测仪，获取大气垂直探测资料，实现高频次三维探测；增加闪电成像仪，提高对闪电的监测预警能力；探索增加微波遥感仪器的可行性，努力实现全天候探测。

　　　目前，应用需求分析及用户使用要求已初步完成；总体关键技术研究正深入展开；部分有效载荷技术指标已进行多次协调，其中成像辐射计、垂直探测器以及闪电成像仪的关键技术预研已经启动。

　　　3.辐射校正技术发展

　　为了适应定量化遥感应用技术持续发展要求，必须继续开展有关辐射校正新方法和新技术的后续科技攻关工作，充分借鉴“九五”期间光学遥感辐射校正场建设的成功经验，通过多单位大力协同、联合攻关，改进光学遥感辐射校正技术，开展高光谱分辨率遥感仪器、偏振式遥感仪器和主动式遥感仪器的辐射校正技术攻关，发展微波遥感场地辐射校正技术。

　　　4.国际合作与交流

　　未来，我国的风云气象卫星将发挥重要作用。在目前的全球卫星观测系统网络中，风云三号卫星和美国国家业务极轨环境卫星(NPOESS)、欧洲极轨气象卫星(METOP)三个系列在卫星过赤道时间方面相协调均匀错开；卫星数据下发频率避免相互干扰；卫星数据格式相兼容；不同卫星之间相互应急备份等方面进行了积极的协调与合作，以便使全球卫星观测系统发挥最佳的效益；风云二号和风云四号在全球静止气象卫星网络中占据东经60-150度重要经度空间位置范围，和东面的日本静止多功能气象卫星(MTSAT)、西部欧洲气象卫星组织的欧洲第二代静止气象卫星(MSG)，美国的GOES卫星协调组成全球静止气象卫星观测网络。同时，中国和日本的静止气象卫星将加强合作，组成相互应急备份系统，确保全球卫星观测系统的可靠性和完备性。