干涉式大氣垂直探測儀掃描方式示意圖。

“風云四號氣象衛(wèi)星成功發(fā)射后，我們對局地強對流天氣的觀測頻次將從現(xiàn)在的6分鐘提高到1分鐘，預報時效可提前若干個小時，而且對臺風的路徑和強度預測會更加精準！”國家衛(wèi)星氣象中心副主任、風云四號地面應用系統(tǒng)總指揮魏彩英日前興奮地告訴記者。那它到底是個什么衛(wèi)星呢？

要了解風云四號，首先要知道氣象衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星是指從太空對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛(wèi)星。它好比一個高懸在太空的自動化高級氣象站，是空間、遙感、計算機、通信和自動控制等高技術相結合的產(chǎn)物。

魏彩英介紹，風云四號科研試驗衛(wèi)星是我國第二代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)星。它成功發(fā)射之后，將位于赤道上空3萬6千公里，對以我國為中心的、大約三分之一的地球進行高頻次觀測，對天氣預報、氣候預測、環(huán)境監(jiān)測以及災害性天氣預測等都有巨大的應用潛能。后期，風云四號系列氣象衛(wèi)星將接替風云二號氣象衛(wèi)星的業(yè)務，以保證靜止氣象衛(wèi)星觀測業(yè)務的連續(xù)性。

風云四號氣象衛(wèi)星成功發(fā)射以后，對強對流天氣以及臺風等災害性天氣從發(fā)生、發(fā)展到消亡的觀測，無論從時效性、空間分辨率還是觀測手段上，都比之前的風云二號有很大提高，它的應用將使天氣預報準確率大幅提高成為了可能。比如，根據(jù)前期地面應用系統(tǒng)預先研究結果表明，大氣不穩(wěn)定指數(shù)產(chǎn)品可能先于雷達5-6個小時觀測到強對流天氣的發(fā)展指征，給政府決策部門及公眾提供了足夠的時間采取應對措施，這對于我們的經(jīng)濟建設、日常生活以及國家安全等方方面面將具有重要意義。

閃電成像儀觀測范圍。

2016年6月23日下午2點30左右，江蘇省鹽城市阜寧、射陽等地突發(fā)龍卷風冰雹特別重大災害，據(jù)初步統(tǒng)計，因災死亡99人，受傷近846人，其中重傷近200人，受災地區(qū)房屋倒損數(shù)量較多，電力通信設施被破壞，部分地區(qū)電力中斷，通信基站無信號。每逢汛期，雷電、冰雹、大風、短時強降雨等強對流天氣頻發(fā)，破壞性極大，讓人唯恐避之不及。

“雹打一條線”、“雨隔一條路”、“東邊日出西邊雨”這些諺語形象地說明強對流天氣具有發(fā)生突然、天氣變化劇烈、破壞力極大等特點。而強對流天氣預報是一道世界性的難題，尺度小又迅速發(fā)展的天氣系統(tǒng)，在氣象上來講是預報的難點。

魏彩英介紹，風云四號衛(wèi)星采用了三軸穩(wěn)定控制方案，衛(wèi)星裝載多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間環(huán)境監(jiān)測儀器等多個有效載荷，這些先進技術的應用將有望提高我國對強對流天氣的監(jiān)測和預報能力。

比如原來的風云二號氣象衛(wèi)星對區(qū)域性災害性天氣的最短觀測時效是6分鐘一次，而風云四號氣象衛(wèi)星的多通道輻射計對1000平方公里范圍內(nèi)的觀測時效將縮短至1分鐘，這樣即便是來去匆匆的強對流天氣過程也會被收入眼底；同時，風云四號是世界上首個高軌氣象衛(wèi)星搭載干涉式大氣垂直探測儀的衛(wèi)星，可在垂直方向上對大氣結構實現(xiàn)高精度定量探測，直接為大氣做“CT”，它觀測到的大氣不穩(wěn)定指數(shù)將比雷達回波可以提前若干個小時，也就是當有強對流天氣苗頭時，可以比以前提前幾個小時做出預測預報；此外，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，很多強對流天氣都伴隨著閃電發(fā)生，而風云四號還是一個可以抓閃電的衛(wèi)星，它搭載的閃電成像儀是亞太地區(qū)首臺靜止軌道閃電遙感儀器，它將以每秒500幀的速度準確記錄閃電的頻次和強度，結合云圖特征，實現(xiàn)對強對流天氣的監(jiān)測與跟蹤，將進一步提高我國對強對流天氣預報的準確度。

氣象衛(wèi)星觀測到的臺風眼。（資料圖）

2016，第21號臺風“莎莉嘉”先后登陸海南、廣西；第22號臺風“海馬”登陸廣東。兩個臺風共造成廣東、廣西、福建、海南、江西5省（區(qū)）直接經(jīng)濟損失近90億元。據(jù)統(tǒng)計，今年臺風已經(jīng)給我過造成110余人死亡，直接經(jīng)濟損失超300億元。

在風云四號衛(wèi)星發(fā)射后，臺風定位和強度預測等信息將會更加精準，有助于我國提升對臺風災害的防范能力。魏彩英介紹，相對于風云二號而言，風云四號成像探測波段由5個波段增加到14個，最高空間分辨率由1.25千米提高到0.5千米，對大氣和云的監(jiān)測頻次由原來的30分鐘提高到15分鐘，對于區(qū)域目標可縮短到1-2分鐘。其中，對于臺風云圖的分辨率更高，相當于由原來的“高清”發(fā)展到“超清”的水平，而時間、空間分辨率的提高將更準確測定的臺風位置，云圖譜段的增加和定標改進將更精確測算臺風的強度。

風云四號科研試驗衛(wèi)星圖。

我國從1988年9月7日發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星—“風云一號”太陽同步軌道氣象衛(wèi)星。迄今為止，已成功發(fā)射14顆氣象衛(wèi)星，其中7顆衛(wèi)星在軌運行，隨著中國靜止和極軌氣象衛(wèi)星的相繼成功發(fā)射和投入業(yè)務運行，風云二號、風云三號都被世界氣象組織納入全球業(yè)務應用氣象衛(wèi)星序列之中。中國已成為同時擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的少數(shù)國家之一，并且在地球觀測組織（GEO）中發(fā)揮了重要作用。

魏彩英介紹，除了天氣預報，風云衛(wèi)星還廣泛應用于氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、航天、環(huán)保等領域。據(jù)了解，僅國內(nèi)接收和利用風云衛(wèi)星資料的用戶就超過2500家，風云衛(wèi)星的投入產(chǎn)出比高達1：40。

今年10月23日，上海航天技術研究院抓總研制的我國第二代靜止軌道氣象衛(wèi)星風云四號運抵西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，12月11日成功發(fā)射。風云四號01星的成功發(fā)射將是我國靜止氣象衛(wèi)星的更新?lián)Q代的重要標志，靜止軌道的天基探測技術有質(zhì)的飛躍，中國在國際上首次實現(xiàn)靜止軌道的大氣三維溫濕度探測，在國內(nèi)/亞太區(qū)域首次實現(xiàn)星載閃電成像探測。