首軌數據接收成功！有了風雲三號G星，預測颱風路徑和降水量將更準確_風聞

來源：中國航天科技集團

4月16日，由中國航天科技集團有限公司八院抓總研製的風雲三號G星在酒泉衞星發射中心由長征四號乙運載火箭送入400公里外的非太陽同步傾斜軌道。不同於風雲系列的其他衞星，G星將專門承擔降水測量的重任。17日8時46分，烏魯木齊氣象衞星地面站及喀什分站、廣州氣象衞星地面站先後成功接收風雲三號G星的首軌下行實時廣播數據，這是風雲三號G星與地面應用系統首次“牽手”成功，為後續在軌測試奠定良好基礎。

“頂流天團”再添新成員

“北風其涼，雨雪其雱”，2500多年前的《詩經》記載了古人對各種天氣現象的認識。從靠抬頭看天和占卜預測天氣，到利用琴絃感應濕度來預測晴雨，到出現“欽天監”這類專業從事氣象工作研究的部門，再到如今藉助衞星等現代科學技術力量實現觀雲測雨，自古以來，中國人對風雲變幻背後奧秘的探索未曾有過片刻停歇。

1970年，我國開始獨立自主研製氣象衞星，至今已成功發射兩代四型共20顆風雲氣象衞星，其中8顆目前在軌運行。

第一代風雲一號衞星與風雲二號衞星、第二代風雲三號衞星與風雲四號衞星，共同組成氣象衞星觀測體系，它們是家喻户曉的“風雲衞星頂流天團”。其中，風雲一號衞星和風雲三號衞星屬於低軌衞星，圍繞地球飛行，能夠進行全球觀測。而風雲二號衞星和風雲四號衞星屬於靜止軌道衞星，能夠始終和地面相對靜止，用於對我國及周邊區域進行氣象探測。

風雲三號G星總設計師錢斌介紹，G星是國內首顆、國際第三顆主動降水測量衞星，其最核心的任務就是監測災害性天氣系統強降水過程，7天就可以完成一遍對全球中低緯度地區降水三維層析結構的探測，填補我國南北緯50度範圍內的降水監測資料。這顆降水測量衞星將提升我國對台風的監測精度，包括提高對台風路徑判斷的準確性及對台風降水量的估計精度。

國際上第一顆主動降水測量衞星是1997年發射如今已退役的TRMM降水衞星，第二顆是2014年發射的GPM降水衞星，兩顆衞星都配有主動降水測量雷達和被動的微波成像儀。與之相比，我國自主研製的這顆降水測量衞星在性能上有了更多提升。

“G星的特色在於搭載的4台/套業務載荷。包括降水測量雙頻雷達、微波成像儀、中分辨率光譜成像儀、全球導航衞星掩星探測儀。”錢斌介紹。

降水測量雷達屬國內首次研製，從首次概念提出到工程應用前後歷程長達17年。隨着降水測量衞星上天，可“透視”降水三維結構，填補了我國主動降水監測的空白。雷達從衞星上對降水進行測量時，消除地表回波干擾的能力很強，可實現300公里幅寬、250米垂直分辨率下，檢測地球大氣0.2毫米/時的降水強度變化，達到國際先進水平，這意味着從毛毛雨到50毫米/時以上的暴雨都將被G星悉數監測到。此外，該衞星還可以實現對液態、氣態、固態3種降水相態的區分，也就是將能更清楚地對雨、雪還有冰雹進行辨別。

“風雲三號03批氣象衞星包含黎明、上午、下午和此次發射的傾斜軌道降水測量4顆氣象衞星。4顆衞星完成在軌佈置後，可以把氣象預報的監測精度提高3%。低軌氣象衞星獲取全球資料的時效性將從6小時提高至4小時，災害監測效率將提高1倍。”風雲三號G星總指揮李海生介紹。

氣象衞星都會攜帶多種載荷進行定量觀測。除黎明星外，風雲三號系列衞星都裝載了微波成像儀。G星搭載的是國內首次實現10.65千兆赫~183千兆赫的9頻點26通道一體化微波成像儀。此外，搭載的中分辨率光譜成像儀將配合星上其他儀器實現降水和雲雨大氣參數、雲層和大氣水含量的探測；全球導航衞星掩星探測儀將結合導航衞星，通過大氣不同折射率，反推確定對應點的温度、濕度和壓力。

“G星成功發射後，中國將成為目前全球唯一同時運行晨昏、上午、下午和傾斜4條近地軌道民用氣象衞星的國家。”李海生説。

從在軌運行39天

到目標運行6年

由於氣候監測、氣象預報、災害監測的需要，風雲系列衞星從不停機。風雲三號G星的設計壽命是6年，目標是在軌全天時不間斷工作5.3萬個小時。

從1990年到2000年，國內氣象衞星發展並不順暢。“最初想做個長壽命衞星真的很不容易，一窮二白的背景下，無論對環境還是對長壽命、高可靠性的認識都還不夠充分。上世紀很多老同事都是用一輩子做了一顆衞星。”錢斌説，直到1999年風雲一號C星上天和2002年風雲一號D星上天，氣象衞星真正進入長壽命業務化的階段，中國人才真正開始對生產一顆氣象衞星比較有把握。如今，風雲衞星的連續成功應用就是憑藉最初一顆顆衞星研製、一代代人傳承積累下來的經驗。

為了確保長壽命高可靠性，G星上天前經歷了反反覆覆的試驗。以載荷降水測量雷達為例，雷達初樣研製階段加電測試時長達6700小時，雷達正樣地面測試時長達4100小時。上天之前，雷達正樣還進行了2680小時的地面標定。

“我們如果不具備氣象衞星監測能力，不掌握核心技術就會隨時被‘卡脖子’。”令李海生一直印象深刻的是，風雲一號A星只飛了39天，接下來的幾顆衞星在軌運行時間也不長，甚至在研製過程中還出現過失敗的情況。在2001年，美國提出可以低價賣給中國一顆氣象衞星，但是中國氣象局堅定地表示，中國的氣象衞星研製必須自力更生。

1969年，周恩來總理高瞻遠矚地提出“要搞我們自己的氣象衞星”，並於1970年親自批准研製氣象衞星的任務。此後50多年，中國風雲衞星氣象事業走出了一條從跟跑到並跑再到部分領跑的自立自強之路。

“用户為氣象衞星的研製提供了很大的寬容和支持，從來沒有因為未達到預期目標而直接放棄實現氣象衞星自主研製的目標。”李海生説，想要實現氣象衞星的自主可控，必須堅持長期持續的投入。科學研究一定是有一個過程的，只有經過不斷的磨鍊和探索，才能真正掌握核心技術。把硬骨頭一點點啃下，中國風雲氣象衞星最終“一路開掛”。

自20世紀70年代起，我國無論多麼困難，從來沒有停止過對氣象衞星研究發展的支持。進入21世紀以來，從《中國氣象衞星及其應用發展規劃（2011—2020年）》到新一代氣象強國發展規劃，我國始終高度重視氣象衞星技術的自主可控。

每年夏季，颱風都會給我國沿海城市帶來較大損失。自從風雲氣象衞星上天后，我國沒有漏過對一個颱風的預報。如今，高低軌氣象衞星協同組成一個完整的氣象衞星觀測體系，我國24小時颱風預報路徑誤差低於70公里，和歐美處於同一水平。

氣象衞星投入產出比達1:40，具有極高的社會價值。此次發射的降水測量衞星在今年6月汛期來臨之前上天，將通過對降水和颱風進行監測，最快發揮出最大效益。

為全球生成更快、

更準確氣候預報

瑞士再保險瑞再研究院的一份年度報告顯示，2022年，颶風、洪水等自然災害給全球帶來的經濟損失高達2750億美元，約合人民幣1.88萬億元。從世界範圍來看，氣象預報的時效性、精準性及公眾服務性仍需要增強。

作為目前世界上在軌數量最多、種類最全的氣象衞星星座之一，風雲系列氣象衞星在世界範圍內擁有龐大的用户羣體，廣受歡迎。習近平主席曾一年之內先後3次在國際上公開承諾，利用中國風雲氣象衞星資料為國際服務。

如今，風雲氣象衞星觀測數據面向全球開放、實時共享，正為全球126個國家和地區提供100餘種數據產品和服務。世界氣象組織秘書長彼得裏·塔拉斯在世界氣象大會上表示：風雲氣象衞星已達世界領先水平。

代表國際數值天氣預報最高水平的歐洲中長期天氣預報中心（ECMWF）歐洲地球系統同化首席科學家史蒂芬·英格力士也讚揚風雲三號衞星數據產品質量已達到和美國、歐洲衞星相當的水平。

高頻次的氣象觀測數據對於短臨天氣預報，特別是突發天氣事件尤為重要。如果能夠將全球的觀測數據有效地集中起來，那麼全世界對災害的監測預報能力將大幅提升。

雖然人類自古以來就嘗試觀雲測象，但數值天氣預報的出現才開始真正引領氣象預報技術走向現代化。李海生解釋：“數值天氣預報是今後氣象預報發展的一個重要方向。通過算法模型來實現智能天氣數據預測，就像ChatGPT在氣象預報領域的具體體現。”

簡單來説，數值天氣預報就是通過一個開放的數字模型，將氣象實時數據不斷往模型中填充。模型通過訓練不斷優化，實現推斷未來一星期、兩星期甚至更長時間的氣象預報走勢。G星上天后能為中國數值預報模型提供更多實時的監測數據，有效提升我國數值天氣預報的運行精度。

此外，G星搭載的全球導航衞星掩星探測儀可接收處理我國北斗衞星和GPS掩星信號，每天能獲得超過1000條大氣參數廓線，對數值氣象預報模式貢獻明顯。

接下來的路，風雲衞星需要自己摸索着前行了。李海生評價，當前風雲系列氣象衞星在國際上處於局部領先，整體達到世界平均先進水平的地位。第一代氣象衞星解決了基本的天基氣象觀測需求，實現氣象衞星從無到有並業務化運行。第二代氣象衞星解決了天氣預報對於氣象觀測精度的需求，我國氣象衞星發展進入與國際氣象衞星先進水平看齊的並跑階段。

根據規劃，從2025年到2035年，我國將完善第二代並同步發展第三代風雲衞星綜合觀測體系，發展星地協同智慧觀測一體化技術，建立支撐精細預報的智慧觀測業務系統。

正處於論證階段的第三代風雲氣象衞星風雲五號衞星、風雲六號衞星，已經成為我國實現氣象強國目標，為全球氣象觀測貢獻更多力量的重要部分。