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“太空CT机”开启中国紫外高光谱探测新篇章

发布时间:2024-07-02
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​极端气象灾害持续给全球带来巨大生命财产损失,如何应对?如今,中国有了能精准捕捉台风暴雨的全新“大国重器”。

极端气象灾害持续给全球带来巨大生命财产损失,如何应对?如今,中国有了能精准捕捉台风暴雨的全新“大国重器”。

 

 风云三号F星

 

昨天(7月1日),央视新闻记者从中国气象局获悉,风云三号F星正式投入业务运行。F星是风云三号系列的第七颗卫星,同时也是风云系列第三颗太阳同步上午轨道卫星。它将接棒风云三号C星,开展全球地气系统综合探测业务。

由中国航天科技集团八院抓总研制的F星,于2023年8月3日在酒泉卫星发射中心成功发射。它搭载10台功能强大、性能先进的遥感仪器,可大幅提高对大气温湿度垂直廓线、大气痕量气体及地球辐射收支能量的观测精度。尤其是新研的2台紫外高光谱探测仪,将开启我国风云卫星紫外高光谱探测新篇章。

在试运行过程中,F星对内蒙古东部、东北地区、华北北部等大范围降雪过程及新疆强降雪天气,以及近期长江中下游强降水天气的监测中发挥了较好应用效益。未来,这台“超级太空CT机”有望对区域和中小尺度天气、短临天气,特别是台风、暴雨等重大灾害性天气预报精度的提高具有重要贡献。

 

 风云三号F星2

风云三号F星在轨效果图。图——中国航天科技集团八院

 

“三维CT”助力精准捕捉台风暴雨

全球气候变暖背景下,极端天气气候事件频发。台风和暴雨区域的大气温湿度分布可以描绘台风和暴雨的位置、强度等信息,其分层越精细,台风和暴雨信息刻画就越精准。

据航天科技八院风云三号F星总指挥李海生介绍,F星搭载了先进的微波温度计、微波湿度计、红外高光谱大气探测仪三台仪器探测大气温湿度廓线。相比C星,F星大气垂直探测通道数量提升了近47倍。微波温度计大气探测通道17个,微波湿度计大气探测通道15个,红外高光谱大气探测仪探测通道达3000多个。

“通道越多大气垂直分层探测越精细,这也就意味着这台大气温湿度‘CT机’垂直分层能力显著提升,对大气温湿度分层认知更精准。”李海生说。

同时,通过微波和光学大气探测仪器深度联合,充分发挥微波通道不受天气影响和高光谱探测通道更精细的优势,F星可探测人眼难以分辨的大气温湿度廓线信息,为大气做更精准的“三维扫描”,让台风、暴雨“有迹可循”。

中国气象局局长陈振林表示,F星的发射将进一步提升天气预报的时效和精度,为防灾减灾作出更大贡献。

 

 风云三号F星3

风云气象卫星在轨运行示意图。图——国家气象卫星中心

 

“俯瞰、侧视”双管齐下

能够高精度、高频次地对全球大气痕量气体的时空分布特征和变化趋势进行动态监测,是F星的一大亮点。

痕量气体是大气中浓度低于十万分之一的粒子,主要有臭氧、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等,影响着全球大气环境和气候变化。2008年搭载于风云三号A星的紫外臭氧垂直探测器、紫外臭氧总量探测器开机工作,首次实现了我国对全球臭氧总量的定量探测。

F星总设计师王金华表示,F星在紫外探测能力方面进行了重要升级,配置了两台新研制的紫外高光谱遥感仪器。

其中,紫外高光谱臭氧天底探测仪通过从上而下的天底观测方式获取太阳散射信号,仪器正面“俯视”地球大气,犹如一台“超广角CT机”,可实现每天一幅全球大气微量成分探测图像,能为气候变化研究和环境监测提供重要数据支撑。该仪器幅宽达2900公里,空间分辨率优于7公里,其光谱分辨率和空间分辨率均大幅优于国内外同类紫外探测仪器,达到国际先进水平。

紫外高光谱臭氧临边探测仪则以切线形式对大气进行侧面扫描,通过临边方式观测大气紫外—可见光波段太阳后向散射,反演得到全球臭氧垂直廓线、二氧化硫和二氧化氮柱总量以及气溶胶定量和定性产品。其垂直分辨率优于3公里,性能指标同样达到国际先进水平。

 

 风云三号F星4

图源:央视四套

 

将生产6类48种产品

F星是一颗极地太阳同步上午轨道卫星。因天气系统在上、下午时段表现迥异,近地轨道卫星采用多星组网观测,能更好地获取时空均匀分布的探测资料。

中国气象局副局长曹晓钟表示,F星将与在轨的“下午星”风云三号D星、“黎明星”风云三号E星、“降水星”风云三号G星组网观测,其观测资料和产品将广泛应用于天气预报、气候预测、灾害监测、环境监测等领域。

F星投入业务运行后,将生产图像类、云辐射类、海陆表类、大气参数类、大气成分类、空间天气类共计6类48种产品。针对地表和大气成分的探测需求,全新研发了土壤冻融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧总量和廓线、气溶胶总量及指数等新型遥感产品。

下一阶段,F星将按照“边测试、边应用、边服务”的原则开展在轨测试。截至目前,我国共有9颗风云气象卫星在轨运行,持续为全球129个国家和地区提供数据产品和服务。

 

 


本文标签: 光谱太空CT机高光谱

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