书城童书风婆婆雨婆婆的怪脾气
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第41章 气象卫星让天气预报准确度大大提高

为了更准确地预报天气,科学家们还用上了卫星。这让山姆教授对气象预报多了一份信心和期待。

在卫星上携带各种气象观测仪器测量诸如温度、湿度、云和辐射等气象要素以及各种天气现象,这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星。

按卫星轨道分,气象卫星可以分为两类:

(1)极地太阳同步轨道卫星:其卫星的轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向,卫星几乎以同一地方时经过世界各地。

(2)地球同步气象卫星,又称静止气象卫星。卫星相对某一区域是不动的。因而由静止气象卫星可连续监视某一固定区域的天气变化。

根据气象卫星的目的还分为试验卫星,主要对各种气象卫星遥感仪器、新的技术进行试验,待试验成功后转到业务气象卫星上使用业务卫星,这种卫星带有各种成熟的设备和技术,获取各种气象资料,为天气预报和大气科学研究服务。

1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器,1960年4月1日,美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星——“泰罗斯”1号。

这颗试验气象卫星呈18面柱体,高0.48米,直径1.07米。星上装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈,共拍摄云图和地势照片22952张,有用率达60%。

美国从1960~1965年间,共发射了10颗“泰罗斯”气象卫星,其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。

1966年2月3日,美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号,它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星,轨道高度约1400千米,云图的星下点分辨率为4000米。从1966年至1969年间,共发射了9颗,获得了大量气象资料。它的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域,大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

目前,在50多年的时间内,全世界共发射了数百颗气象卫星,已经形成了一个全球性的气象卫星网,消灭了全球4/5地方的气象观测空白区,使人们能准确地获得连续的、全球范围内的大气运动规律,做出精确的气象预报,大大减少灾害性损失。

据不完全统计,如果对自然灾害能有3~5天的预报,就可以减少农业方面的30%~50%的损失。例如,自1982~1983年,在中国登陆的33次台风无一漏报。1986年在广东汕头附近登陆的8607号台风,由于预报及时准确,减少损失达10多亿元。

超额完成任务的卫星——风云1号

其他国家都有气象卫星了,中国能落后吗?山姆教授认为,不能。

这不,经过科学家们的不懈努力,中国早已有了自己的气象卫星——风云1号。这是中国第一代准极地太阳同步轨道气象卫星。卫星共二颗,分别为FY-1A和FY-1B,FY-1C卫星、FY-1D卫星。FY-1A和FY-1B于1988年9月7日和1990年9月3日用长征四号火箭发射,卫星本体是1.4×1.4×1.2米的六面体,星体外侧对称安装六块太阳帆板,卫星总长度为8.6米,星重750千克,三轴定向稳定,卫星高900千米,倾角99°,周期102小时86分钟,每天卫星绕地球为14圈。卫星携带多光谱可见光红外扫描辐射仪,它有五个通道,用于获取昼夜可见光、红外云图,冰雪覆盖、植被、海洋水色、海面温度等。卫星资料发送方式有:甚高分辨率传输(HRPT),低分辨率图像传送(APT)和延迟图像传输(DPT)。首颗FY-1A卫星入轨后获取了大量高质量云图资料。由于姿态失控,卫星工作了39天;FY-1B卫星的姿态控制系统比FY-1A有明显改善,但系统的可靠性有待进一步改进。

FY-1C于1999年5月10日发射,运行于901千米的太阳同步轨道,卫星设计寿命3年。卫星的主要遥感器是甚高分辨率可见光—红外扫描仪,通道数由FY-1A/B的5个增加到10个,分辨率为1100米。卫星获取的遥感数据主要用于天气预报和植被、冰雪覆盖、洪水、森林火灾等环境监测,FY-1C卫星因其在轨运行的稳定性和获取数据的准确性,而被世界气象组织正式列入世界业务极轨气象卫星序列,成为中国第一颗被列入世界气象业务的卫星。

FY-1D卫星从2000年开始正样设计,于2002年5月15日在太原卫星发射中心用长征四号B火箭发射升空。FY-1D正常运行10年,超额完成任务,已经停止运行。

多灾多难的风云2号卫星

风云2号是中国的静止气象卫星。

这里山姆教授给大家讲讲静止气象卫星的概念。

所谓静止气象卫星,就是在赤道上空地球同步轨道上工作的气象卫星。也就是与地球同步,地球转多快,它就转多快,所以相对地球是静止的。

风云2号卫星由两颗试验卫星(FY-2A卫星、FY-2B卫星)和四颗业务卫星(FY-2C卫星、FY-2D卫星、FY-2E卫星、FY-2F卫星)组成,作用是获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水气分布图,进行天气图传真广播,收集气象、水文和海洋等数据收集平台的气象监测数据,供国内外气象资料利用站接收利用,监测太阳活动和卫星所处轨道的空间环境,为卫星工程和空间环境科学研究提供监测数据。

其中风云二号A星于1997年6月10日发射成功,风云二号B星于2000年6月25日发射成功,姿态均为自旋稳定,只有一个三通道扫描辐射计,设计寿命3年。从风云二号C星起,扫描辐射仪由三个通道增加到五个通道,在性能上较风云二号A、B两星有较大的改进与提高。风云二号C星、D星、E星和F星已分别于2004年10月19日、2006年12月8日、2008年12月23日2012年1月13日发射。

风云二号A星发射之后,上天运行了3个月左右就开始出现一些故障。只能间歇性工作,每天工作6到8小时之后就要休息。B星发射上去之后,前面两颗星,在气象业务应用上都没有达到预期的效果,最终没有实现业务化。但这两颗卫星在天上运行给我们积累了大量的经验,包括空间环境,卫星运行的环境数据很多都是在卫星运行过程中逐渐暴露,然后科技人员经过分析研究和大量的地面模拟试验,再拿出解决办法。在两颗星的基础上,风云二号C星做了256项大的技术改进,这些改进完全是在A星、B星失败的基础上总结出来的。

失败是成功之母,这是山姆教授对这两次发射的总结。

那么,这些卫星到底能给我们提供哪些帮助呢?下面山姆教授就讲一讲。

(1)在重大的灾害性天气过程以及重大的气象自然灾害监测方面,发挥了非常特殊的作用。影响我国的台风每年都有,风云二号服役期间一个都没有漏过。比如2005年登陆我国的超强台风“海棠”,2006年超强台风“桑美”以及2007年超强台风“罗莎”的监测预报过程中风云二号卫星都发挥了功不可没的作用。

(2)对暴雨、沙尘暴、大雾、草原和森林火灾等也有很强的监测能力。比如2006年黑龙江和内蒙的森林草原大火,风云二号卫星不仅提供了持续不断的动态火情监测产品,还提供了人工影响天气作业的天气分析产品,为最终扑灭大火立下了汗马功劳。

(3)电视观众每天都能通过各种电视节目收视到风云二号的云图,通过云图来了解天气形势,比如今天晚上肯定会有台风“浣熊”的预报。这既是对百姓的服务,同时也是宣传和普及气象知识,增强公众对自然灾害防御的意识有很重要的价值。

(4)国内的民航、交通、农业、渔业、水利、电力、林业、军队等很多部门都在利用风云二号的资料。举个例子,风云二号有大雾的监测能力,交通部门就很需要这方面的资料。类似这样的例子有很多。所以,风云二号卫星的投入产出比是很高的,效益巨大。

风云二号卫星既是高科技的产物,同时也是一个复杂的系统工程。涉及电子技术、光学技术、材料技术、关键的元器件技术,以及应用技术,其背后体现的是国家综合科技实力,参与卫星、运载、测控、发射、应用五大系统的科技人员成千上万,历经20余年,付出了极其艰苦的努力。

这里,山姆教授对科学家的辛勤劳动油然而生一种敬意,你们太伟大了。

技术领先的风云3号卫星

研制并发射完2号卫星,科学家们就一门心思研究起3号气象卫星了。他们真是一个不辞劳苦的可爱群体啊!

这不,2008年5月27日中国新一代极轨气象卫星——风云3号在太原卫星发射中心又发射升空了。

风云3号卫星是极轨卫星,每天会对全球扫描2次,每次扫描宽度为2900千米,具有全球性。由于风云3号上携带着多达11种有效载荷和90多种探测通道,可以不分白天黑夜,对任何气象环境进行探测。风云3号携带有垂直探测仪,可以对地面上空30多千米的范围形成立体的彩色图像,从而大大增强了气象预报的精细化和准确度。

气象卫星观测功能第一:它的遥感仪器观测谱段从真空紫外线、紫外线、可见光线、红外线一直到微波频段样样齐全,既有光学遥感,又有微波遥感,能实现全天候、全天时、多光谱、三维、定量探测,与欧美新一代气象卫星处于同一发展水平。

现在,科学家们正攻关功能更加复杂的4号卫星,山姆教授希望这颗卫星早日升空。