气象卫星:“天无不测风云”
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新年来京津地区的首场大雪,创下了51年之最。不过,这场“天灾”并没有逃过气象监测部门的法眼——早在降雪36小时之前,北京、天津气象局就发出了《重要天气报告》,并于1月2日上午启动了气象灾害Ⅳ级应急响应命令、雨雪冰冻灾害响应命令,力求将损失减到最小。打赢这场漂亮的气象灾害预警战,气象卫星功不可没。
气象卫星,实质上是一个太空中的自动化高级气象站,结合了空间、遥感、计算机、通信和控制等高新技术的产物。相比地面自动监测站点,卫星监测具有范围大、精度高等优势。100个经度的观测跨距只要5颗卫星就可以组建覆盖全球中低纬度地区的观测网。
具体到此次的突然降雪,风云三号等气象卫星提供了两方面信息:灾情预警与雪情反馈。从1988年发射风云一号到今天,我国已经成功发射了5颗极轨和5颗静止气象卫星,组建了复杂且精密的卫星气象监测网。
预测降雪以观测冷空气云层流动为主。气象卫星所探测到的正是来自云顶的辐射,并将其以灰度的形式记录下来。通过气象卫星监测并绘制的地域云层图像,结合当地的水汽、温度条件,降水情况一目了然。此次的暴雪预警,正是由卫星收集到云层流动图像,并反馈给地面接收系统,通过卫星中心的主系统进行资料处理后进行降水预估。气象台配备了运算速度万亿级别的超级计算机,在气象卫星的资料反馈充分及时的情况下,未来几天的天气很容易被测算出来。然后,气象专家凭借经验,结合国家预报中心、欧洲预报中心及日本预报中心等测算数值,得出最终的天气预报结论。
通过强大的信息采集和计算系统,对暴雪的估计可以细化到每小时、每3小时、每6小时、每24小时的降水量级分布情况,同时提供相应时段的温度、风场、降水、地面能见度等基本的天气信息。在此次降雪过程中,北京市气象局采用的ADAS-WRF数值模式系统早在元月1日凌晨便预报出2日夜间~3日北京地区中到大雪、局部暴雪的天气过程,并测算出降雪的起始时间和不同区域的降雪强度,为市民提供最大程度的便利。
预警信息发出后气象卫星的工作并没有结束,雪灾后配合积雪监测也是气象卫星的重要工作。地面积雪监测仪器受到地域限制,很难展现地区积雪全状。地球同步气象卫星则不然,它们可以轻松地实现大面积积雪覆盖监测图的绘制,能够每15分钟进行一次扫描并发回图像,以便于更新各地区积雪情况。
气象卫星资料能够较客观地反映大范围积雪覆盖的变化和雪灾状况,尤其是在气象情报不足、气候条件恶劣的山区、牧区以及人口不密集地区,卫星遥感是唯一能为雪灾分析和气候研究提供信息的手段。

随着遥感应用的不断深入和计算机技术的迅速发展,气象卫星已逐步成为我国许多地区积雪监测不可缺少的有效工具。比如,新疆、青海、甘肃等地区先后研制了适合于当地使用的卫星遥感积雪监测系统,在各地区冬季积雪监测和雪灾分析中发挥了重要作用。
除了用于气象观测,气象卫星还可以用于检测地表环境,为农林牧渔产业提供指导。比如可以用气象卫星监视一个地区农作物的长势情况,并对其产量作出预估。我国利用气象卫星探测资料进行农作物遥感估产,始于上世纪80年代,现在已经形成非常成熟的应用,如对冬小麦可提前1~3个月进行产量预估, 精确度可达95%以上。除了农业外,生态环境、地质灾害都是气象卫星监测的重要内容,气象卫星在国民生产中日益占据着重要位置。