風雲四號發射，我們的天氣預報會變得更准嗎？

阿盟說

說起「天宮」，說起「神舟」，很多人都耳熟能詳；但說到「風雲」系列，很多人就知之甚少了。

北京時間2016年12月11日00時11分04秒，風雲四號01星搭乘長征三號乙運載火箭在西昌衛星發射中心發射成功。快來和阿盟了解一下這顆「氣象萬千」的「風雲」衛星吧。

撰文：喬小海

責編：寒凌旭

審校：鄭永春

風雲系列衛星是我國自主研發的氣象衛星，其中單數的風雲一號和三號系列衛星運行在距地面高度約500公里至1000公里的極軌上，可以掃描全球的天氣態勢；雙數的風雲二號和四號是靜止軌道氣象衛星，它們「懸停」在距地面35786公里的太空，密切監視特定區域的天氣變化。

風雲四號01星是我國第二代靜止軌道氣象衛星系列的首顆衛星，它的成功發射標誌著我國靜止軌道氣象衛星升級換代正式拉開序幕。

圖片來源：http://res.fj.china.com.cn/a/10001/201612/e91d288948f836e1213912f89cd35a95.jpeg

風雲四號01星上搭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境監測儀器包等四種先進儀器設備，成功突破了高精度圖像定位與配准、微振動測量與抑制等20餘項核心關鍵技術，整體性能達到國際先進水平。

中國氣象局副局長、風雲四號衛星工程總指揮於新文說：「風雲四號01星解決了多個儀器同時工作所產生的相互干擾問題，成功將四大類載荷安裝在同一個衛星平台上。相較於其他國際先進水平靜止氣象衛星將成像儀器和探測儀器分置於兩顆衛星的普遍做法，大大節省了研製成本，更重要的是，在世界上首次實現對大氣的多手段綜合觀測。」

風雲四號01星上的四大載荷個個身手不凡。

其中多通道輻射計的探測波段增加到了14個，可見光通道最大空間解析度由1.25公里提高到500米，每15分鐘即可對東半球掃描一次，時間解析度比原來提高一倍；還新增了區域掃描功能，可以用一分鐘一張的時間解析度對1000公里尺度的區域進行密集觀測。

東半球彩色圓盤圖（圖片來源：中國氣象局國家衛星氣象中心http://www.nsmc.org.cn/NewSite/NSMC/Channels/100028.html?reg=TS&pas=CLC&col=COL&t=24#tabs-4）

干涉式大氣垂直探測儀在世界上首次實現靜止軌道大氣高精度溫度、濕度參數的垂直結構觀測，可以像醫院用的CT一樣對地球大氣進行深入地、切片式地探測，將得到的大氣參數輸入到大型計算機中進行數值計算，可以為我國及附近區域提供更及時、準確的氣象預報服務。

閃電成像儀首次實現我國靜止軌道閃電成像觀測。都說閃電是迅雷不及掩耳盜鈴兒響叮噹之勢，閃電成像儀可以捕捉到閃電的蹤跡，它每秒能拍攝500張照片，可將我國及周邊區域的閃電情況盡收眼底，有效提高雷電和暴雨等災害的預警能力。

地面上看到的閃電（圖片來源：

有了這三大對地觀測儀器，風雲四號01星在三萬六千公里的高空靜靜地監視著地球大氣的風雲變幻。全球尺度的天氣態勢、千公里量級的區域密集監測、大氣垂直切片式探測、閃電動態監測等等，風雲四號綜合了這些多波段、多尺度、三維立體的監測手段，使得我們不論是對大範圍的氣候演化，還是小尺度的龍捲風、冰雹等強對流天氣都能做出更及時、準確的分析和預報。

2016年6月23日江蘇省鹽城市遭遇強冰雹和龍捲風雙重災害，造成99人死亡，846人受傷。（圖片來源：中新網）

風雲四號搭載的第四台儀器——空間環境監測儀器包，則將目光望向了茫茫太空。該儀器包將衛星變成一台飛行在太空的測量儀，可以監測衛星所處位置的多種物理參數。雖然沒有地球大氣那麼濃密，但太空其實一點也不空，會有各種來自太陽和其它天體的高能粒子、磁場在飛速穿行，這些不速之客不僅會對人造衛星、宇航員產生威脅，還可能對地球電離層和磁場造成影響。

太陽高能粒子產生過程的示意圖（圖片來源：

http://images2015.cnblogs.com/news/66372/201601/66372-20160107124037153-800895805.jpg）

太空中的高能粒子雖然沒有小行星、隕石、太空碎片那麼大的個頭，但能量卻一點也不小，堪稱隱形的太空殺手。

1990年11月我國風雲一號B氣象衛星在投入運行僅兩個月的時候就遭遇高能粒子突襲，造成控制計算機操作異常，導致衛星在太空翻轉。1997年1月的一次太陽風暴產生的高能粒子造成美國AT&T公司的一顆通訊衛星Telstar401失效，使得福克斯、哥倫比亞廣播公司、美國廣播公司等的電視信號傳輸受到影響。這顆造價兩億美元、設計使用壽命為12年的衛星，在僅僅用了三年之後就成為了漂浮在太空的垃圾，給AT&T公司造成的損失高達7.12億美元。

報廢衛星形成的太空垃圾環繞著地球（圖片來源：人民網）

雖然人類的眼睛無法對高能粒子直接成像，但是我們的身體可以感受到它們的巨大能量。1989年10月美國亞特蘭蒂斯號太空梭的宇航員在進行作業時遭遇高能粒子，它們直接穿過了宇航員的視神經，於是宇航員報告說，感覺到極其明亮刺眼的閃光，這種炫目的閃爍甚至在退進艙室之後仍然持續，直到高能粒子陸續通過後才逐漸消失。

高能粒子如果進入細胞中，會使得組成細胞的分子電離，破壞細胞的正常機能；如果它們衝進了細胞核，損壞了其中的DNA，會導致細胞死亡、產生腫瘤或者變異，造成令人談虎色變的輻射病。

另一種太空隱形殺手是磁場。來自太陽的磁場地球磁場相互作用，會導致後者發生擾動，地磁擾動可能會影響長距離輸電線路，這種影響可能造成災難性的後果。

1989年的一次太陽風暴導致的強地磁擾動造成加拿大魁北克電網在90秒內徹底癱瘓，魁北克全省停電，600萬人陷入黑暗中長達九個小時；美國新澤西州塞倫核電站的變壓器也在這起事件中損壞，北美其它供電系統也受到不同程度的影響。美國科學院在2008年的一份報告中估計，如果強烈的太陽風暴造成全美範圍的大停電，經濟損失可達萬億美元，甚至可能導致美國經濟嚴重衰退。

法國攝影師Thierry Cohen創作的沒有燈光的紐約夜景，雖然夜空中的銀河看起來很美，但是停電之後的實際情景可能是下圖這樣的。

2003年美國東北部和加拿大大停電

風雲四號搭載的空間環境監測儀器包可以讓這些隱形太空殺手無所遁形。該儀器包包括高能粒子探測器、三軸磁通門磁強計、衛星輻照計量儀與充電電位測量儀等儀器。高能粒子探測器可以探測來自四面八方的高能粒子，記錄它們的能量和流量。

風雲四號上首次搭載了磁強計，可以測量其附近空間的磁場大小和方向，有助於建立更精確的全球磁場模型和評估地磁場擾動的大小。衛星輻照計量儀與充電電位測量儀則好像是衛星的血壓計和血糖儀，可以實時監測衛星的表面充電、深層充電、輻射劑量等健康指標。

風雲四號的前輩們（圖片來源：中國天氣網）

風雲四號衛星已被世界氣象組織納入全球對地觀測氣象衛星序列。它還可以和定位於西半球的美國地球靜止軌道環境業務衛星（GOES）的觀測數據形成互補，在三萬六千公里高度的地球同步軌道上一起監測全球空間環境變化。除了天氣預報，風雲衛星還廣泛應用於氣象、海洋、農業、林業、水利、交通、航空、航天、環保等領域，僅國內用戶就超過2500家，接收和應用風雲衛星資料的國家和地區有70多個。

（圖片來源：中國網）

今後，風雲四號系列的後續衛星會陸續發射並投入業務運行，衛星上搭載的儀器性能也會進一步提高。

隨著人類探索的腳步向前邁進，我們將會見識到更多更壯麗的太空風雲，隨著空間天氣研究的不斷深入，我們也將會認識到，茫茫太空也像地球大氣一樣氣象萬千。

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