气象卫星新纪元
气象卫星新纪元
苏志权
2017年2月
2016年12月11日凌晨,「风云四号」卫星系列的第一颗星「风云四号A星」在中国西昌卫星中心成功发射升空。在约一个月前的11月2日,日本发射了「向日葵9号」气象卫星,而在11月20日,美国GOES-R气象卫星也顺利升空。今次发射的「风云四号A星」卫星,与「向日葵9号」、GOES-R卫星及欧洲正在研发的MTG卫星均属于新一代地球同步气卫星。进入轨道后,新卫星将经过数个月至约一年的在轨测试才投入服务,当这些卫星投入服务,全球气象卫星服务亦正式进入一个新纪元。
这些新一代的地球同步气象卫星与上一代的卫星怎么比较?
新一代地球同步气象卫星拥有更多观测通道,并能更快地提供更清晰的图像。以「风云四号A星」卫星为例,它拥有14个观测通道,相比上一代卫星的5个通道,数目大幅度增加,是上一代卫星的2.8倍,观测速度则提升1倍以上,可以每15分钟完成地球圆盘扫描一次及每分钟生成一张1000公里×1000公里的区域观测图像。可见光图像最大分辨率由1.25公里提高至500米,提升幅度达1.5倍。「向日葵9号」气象卫星是2015年中启用的「向日葵8号」的备份卫星,拥有16个观测通道,每10分钟更新图像一次,亦具备每2.5分钟更新一次的区域观测能力,可以用以跟踪台风的发展。图一是「向日葵8号」卫星在2016年8月1日拍摄到的台风「妮妲」的可见光图像,图中清楚显示风眼附近的细致螺旋结构以及眼壁的强对流云团。结合多通道数据及图像分析技术,新一代卫星可提供多种辨认特殊天气或环境现象的图像,包括沙尘暴、火山灰、强对流云、冷暖气团、云团种类分析等,此外卫星数据可以用来反演海水温度和气溶胶浓度。图二是利用「向日葵8号」卫星在2015年7月19日获得的数据经过处理的图像,突出了印尼火山爆发喷出火山灰的情况。天文台的卫星图像网页会不时更新焦点卫星图像,有兴趣的市民可通过本文所列网址观看。
「风云四号」卫星在技术上还有些什么突破?
「风云四号」卫星除了具备多通道扫描成像辐射计外,更加设了干涉式大气垂直探测仪,是世界上首颗地球同步气象卫星搭载同类仪器。大气垂直探测仪可以对大气结构进行高精度分析,犹如检查身体的电脑扫描切片分析一样,可以获取大气中的温度、湿度,和不稳定指数的分布,为数值预报模式提供重要观测数据,或可提前数小时捕捉到强对流天气将会发展的线索。此外,卫星上的闪电成像仪能够每秒拍摄500张闪电图,可以探测闪电的次数和强度。通过对闪电的实时、连续观测,结合云图等数据,可以监测和跟踪对强对流天气的发展,提供雷暴及恶劣天气的预警。
在哪里可以看到这些高清的卫星图像?
天文台于2016年3月及2017年2月分阶段更新了卫星网页,使用「向日葵8号」及其他卫星的数据,新增复盖华南及广东沿岸地区的高解像度图像和全球合并卫星图像 (图三),能更清楚显示香港及邻近地区,以至世界各地的天气状况。复盖东亚地区的卫星图像由原来每三十分钟提升至每十分钟更新一次,黑白可见光卫星图像亦升级为真彩图像(图四)。

图一 国际时间2016年8月1日01 UTC,「向日葵8号」卫星拍摄到台风「妮妲」的可见光图像。

图二 国际时间2015年7月19日09UTC,「向日葵8号」卫星的火山灰图像显示位于印尼的拉翁火山爆发情况(红色位置)。

图三 全球合并卫星图像。

图四 华南地区的高解像度真彩图像。