气象卫星：定标定位更加精准 支撑作用效益凸显

　　 中国气象报记者 张静 在台风扬威大海时，在雾-霾侵袭城市时，在野火吞噬草原时……气象卫星凭借其准确的定位、高精的数据进行万里追踪，将风云变幻尽收眼底。

　　在气象现代化的大潮中，我国“风云”系列气象卫星，资料定标、定位水平显著提高，定量产品取得了显著效益，定量应用支撑作用愈加显著。目前，我国在轨静止气象卫星4颗、极轨气象卫星4颗，在防灾减灾、应对气候变化、数值预报、农业与生态监测、全球灾害事件监测和空间天气监测等方面发挥着重要作用。

　　 突破技术发展瓶颈 卫星云图定标定位更加精准

　　2015年夏季，进行月球定标地基观测摸底试验的队员们开展了1/2月球周期的观测试验。这项试验利用月球进行卫星定标，从而为建立月球辐射基准模型积累了宝贵数据。

　　目前，基于国家卫星气象中心（以下简称卫星中心）研发攻关，基于月球辐射校正的星上黑体定标新方法持续优化改进，显著提高了“风云二号”卫星红外波段定标精度，标志着具有完全自主知识产权红外波段在轨辐射基准的初步建立。

　　“风云二号”地面应用系统副总工程师郭强说：“卫星定标是提高卫星数据定量应用最关键的环节，基于月球的辐射校正工作是卫星定标方法的亮点之一，‘风云二号’G星主要红外波段定标精度优于0.7K，达到美国在轨静止气象卫星性能。”

　　记者获悉，对全球固定目标物、对流云进行在轨可见光定标也正在探索。初步测试显示，该方法可使“风云二号”可见光定标精度提高约20%。

　　在极轨气象卫星方面，卫星中心辐射定标团队努力攻关，解决了在轨非线性订正以及光谱通道依赖性等难题，提升“风云”卫星太阳反射波段的定标精度至5%。

　　据“风云三号”卫星副总工程师胡秀清介绍，目前，我国已初步形成了“风云”极轨卫星综合辐射定标方法体系。“风云三号”C星红外通道辐射定标方法解决了太阳污染问题，定标精度提高到0.5K，达国内先进水平。

　　值得一提的是，“风云二号”和“风云三号”交叉定标实现业务化运行，其定标检验结果可国际共享，有利于“风云”卫星业务定标的改进和精度提升。“卫星资料定标是提高卫星定量产品质量、促进资料定量应用的基础性工作，也是卫星气象现代化的核心任务之一，卫星中心为此组织建立团队进行技术攻关，目前工作进展顺利。”卫星中心主任杨军说。

　　卫星定标仅仅是卫星发挥其功能的第一步，卫星云图定位的准确程度则直接影响着资料的应用和后续定量遥感产品质量。“异常云图会对当前的图像定位产生影响，同时由于它进入了第二天卫星姿态参数的预报，还会影响第二天多个时次云图的图像定位精度。”“风云二号”卫星总工程师张志清说。

　　为解决异常云图对图像定位业务稳定性的干扰问题，卫星中心完成了“风云二号卫星成像恶劣条件下业务定位软件适应性改造”项目，对图像定位输入云图进行严格的质量控制，剔除异常图像干扰，并修正了异常图像对图像再定位影响；同时，通过改进“风云三号”产品高原定位算法，其产品的业务定位精度由原来的2个至3个像素提高到1个像素，促进了陆表生态遥感产品的生成精度。

　　 提高产品质量 推进卫星云端数据共享

　　“经过长期监测和统计分析，‘风云二号’E星云导风产品的质量在近几年有明显提高，有着可替代METEOSAT-7提供印度洋地区风场的潜力。”欧洲数值预报中心2015年出版的云导风质量监测报告中对“风云二号”E星的质量给予颇高评价。

　　在这背后，有着老一辈气象卫星工作者的支持，亦有新一代气象卫星工作者的不懈努力。在中国工程院院士许健民的带领下，卫星中心成立了云导风研究组，建立了严格的云导风输入云图数据质量控制规范，剔除噪声数据影响，修正云图定位预报误差，确保云导风产品具高可信度；利用“最大贡献像元”进行风矢量高度确定方法，显著提高了云导风产品质量。通过改变云导风计算布点方式，风矢量数量增大4倍左右。目前，“风云二号”E星云导风产品已在中国气象局数值预报中心GRAPES业务中应用。

　　在突破了卫星紫外光谱定标技术，客服了仪器观测对扫描角的依赖性后，“风云三号”臭氧产品的定量精度已达国际先进水平，被世界气象组织（WMO）接纳作为全球臭氧公报的主要卫星数据来源，每天通过WMO下属数据网站向全球用户提供。“风云三号”A星到C星的微波仪器数据质量得到了持续改进，已与欧美先进国家相当。

　　不仅如此，卫星历史数据也进行了再处理，完成1988年至2012年热带气旋长时间序列，1989年至2008年中国区域静止/极轨卫星OLR、总云量、地表温度、植被指数、积雪覆盖等数据集的建设。同时，长时间序列数据处理平台不断完善，在山东、陕西、重庆、上海和广西等地进行的“风云”卫星云端数据共享服务试验，正在进行业务化工作。

　　 遥感应用服务 推进卫星数据国际化应用

　　目前，“风云二号”和“风云三号”气象卫星的29种数据实现了国际共享。正是在强大的数据支撑下，我国数值预报模式有了气象卫星的应用支撑，面向数值预报的“风云三号”卫星同化数据质量控制系统已初步建立。与此同时，卫星中心、数值预报中心和欧洲中期天气预报中心、英国气象局建立了“数据提供—应用反馈—质量改进”的互动合作机制，有效提升“风云”卫星大气探测仪器数据质量，促进卫星资料在数值预报模式中的同化应用。

　　遥感应用服务是卫星数据使用的亮点。结合各地业务和应用需求，卫星中心有针对性地改进SWAP和SMART平台。目前，SWAP和SMART平台英文试验版本已经完成，并在第五届亚洲大洋洲用户大会上面向用户代表开展了应用培训，推进了“风云”卫星资料的国际化应用。

　　值得一提的是，基于“风云三号”卫星可见光和紫外仪器观测数据，卫星中心创新性地开发卫星遥感霾综合监测产品，并投入业务应用，显著提高了环境气象服务能力。

　　当然，卫星气象发展还需要瞄准国际前沿，面向国家需求，着力突破关键技术，加强国内外的交流合作，进一步强化卫星资料在气象业务中的应用。