专访许健民院士:中国气象卫星系统达到世界先进水平

来源:海洋财富网   发布时间:2015-05-21 01:55:45 

我国著名的卫星气象专家许健民


我从1986年开始进入气象卫星这个领域,在这个领域里工作了二十几年。

这是一个发展非常快的领域,大概回顾一下历史情况:1954年,美国从德国俘获了VF-2火箭,有人主张用这个火箭带一个照相机升到上面去,从高空向下拍照片,看一下云是怎么样的。

这台照相机拍到的云图,被拿给了当时非常著名的气象学家、挪威人J.Bjekness看。Bjekness是天气预报的奠基人。他看了这些照片后说非常有用,于是美国开始发展空间对地观测技术。

1960年美国发射了第一颗气象卫星,得到了许多非常有用的天气系统的照片。在气象卫星上看到的天气系统,它们的结构、轮廓、形状,和从前气象工作者通过放气球获得的天气资料分析出来的概念模型非常相似,这使得气象工作者受到非常大的鼓舞,许多人投身于卫星气象工作。于是,近半个世纪以来,气象卫星和卫星气象得到了长足的发展。

中国在重重困难中起步

中国提出做气象卫星,得益于周恩来总理的敏感性。1969年的11月,我国南方遇到非常严重的冰凌。当时通讯手段十分有限,没有手机,没有卫星,没有光缆,靠什么呢?靠电线,挂在电杆上的通信电缆。由于有很强的冻雨,冻雨就在电线上结冰了,把北京到广州的通讯电缆弄断了,造成通信瘫痪。周恩里总理召集中央气象局、四机部等单位的同志一块儿商量这件事情,他当时连续说了四个落后,提出来要发展中国自己的气象卫星,在中国的气象卫星还没有上去以前,要接收和利用外国气象卫星的资料。

周总理提了这件事以后,当时的中央气象局成立了一个机构落实总理指示,研究怎么样发展气象卫星。这个机构取名叫701办公室,70119701月成立的。后来,701办公室发展成为现在的国家卫星气象中心。

中国当时发展气象卫星时正值文化大革命时期,跟外面的联系很困难,而我们自己当时的技术、知识条件都是比较差,但总算是起步了。

我们国家从1969年启动气象卫星的研究以后,做了大量的工作,从仪器、卫星到数据处理、应用这一全套的系统,都依靠自己的力量建立起来,1988年,我们的第一颗卫星发射了。

现在,我们在有些方面的工作是做得挺有特色的,受到国际同行的认可。在极地轨道、静止轨道两个系列,我们都形成了业务化观测。极地轨道我们有风云一号和三号卫星,静止轨道我们有风云二号卫星。这些卫星都进行了连续不断地观测。达到的水平,目前的风云二号大概相当于国际上90年代初期的水平,风云三号有一些方面与现在美国的卫星差不多了。

我负责是风云二号气象卫星,这是一颗静止气象卫星,它与极轨气象卫星有所不同。极轨气象卫星可以获取全球资料,但是对一个地方,不是连续不断地在看。极轨轨道卫星通过一个特定的地方,一天只有两次,一次白天、一次黑夜,因此发射一颗卫星,一天对一个地方只能观测到两次。

而静止气象卫星,则能够对同一个地方进行连续不断的观测,对天气预报有非常大的作用。

风云二号气象卫星观测的范围非常广,北到西伯利亚,南到南大洋,西到非洲东部,东到太平洋西部。大概涵盖地球面积的三分之一,可以对这些地区进行连续的观察,这是非常有用的。

发展气象卫星这个技术,是一个国家综合国力的体现。为什么呢?因为要有许多的行业一块干才能干的成,并不是想做就能做成的。

我们国家的气象卫星是由国家总抓的,由国防科工委牵头来做,包括五大系统:卫星、火箭、发射、测控、地面系统。卫星和卫星上的仪器统称卫星系统,火箭是一个系统,发射场是一个系统,测控是一个系统,地面应用是一个系统。五个系统一块儿做,才做成现在这样。

在气象卫星发展的初期,我们遇到许多许多的困难,一个是卫星不可靠,经常出问题,有时候是数据传输出问题,有时候是扫描辐射仪器有问题,导致数据传输中断,或者传输回来的数据质量不好。地面系统出现过问题,比如拿到数据后不知道怎么去处理它。有一段时间我们做出来的云图总是不对。

卫星从36千公里外看地球,怎么看的,每一细节都要搞得非常清楚才能设计算法。算法不对,做出来的图就不对。遇到每一个问题,我们都不放过,都找到它的根源。找到根源以后,再找解决的办法,彻底地解决它。经过十几年,磨出来了。

以前我们非常羡慕日本气象卫星的可靠性,到时间就有图,而我们当时老是担心自已的卫星会不会出问题。现在我们的气象卫星已经非常可靠了。

自力更生发展自己的卫星

我们气象卫星能够到今天我觉得非常重要的有这么几点。

第一,我国家的气象卫星工作受到党和国家领导人非常大的关注。1969年周总理提出来要搞气象卫星。那个时候是四人帮的时候,国家非常困难,那时候领导人就提出来要搞气象卫星。后来邓小平同志关心过气象卫星的发展状况。当时是四人帮还在,气象卫星的发展比较慢,有一些困难。邓小平同志曾经过问过这件事情怎么样。后来,李鹏、江泽民、朱镕基、温家宝都亲自关心过气象卫星,并且批示过,要加快气象卫星工作的发展。所以我国国家领导人对气象卫星的关心是非常非常多的。

第二个,我觉得非常重要的就是自力更生。我觉得这个太重要太重要!用市场换技术,这个技术是换不来的,这个要明白。

我们的气象卫星从天上到地下的技术,都是依靠自己发展的。我们气象部门的人学习了航天人的经验,一切都自己做。开始的时候虽然我们还做得不够好,或者虽然开始的时候,我们还有许多问题,但是由于我们的工作都是自己做的,对系统内部的情况了如指掌,哪里有问题,可以随时解决。如果买人家的,问题就大了,人家可能卡你。

还有一个是人才。人才非常非常重要。可以说要把一件事情办成,要有各方面的人才。我们国家卫星气象中心搞地面系统,在计算机方面,在无线电方面,硬件、软件、卫星遥感、气象应用各方面的人都要。这个人才队伍太重要了,有了人才队伍,才能把事情办成。另外,人才是在克服困难当中成长起来的。不是某某人看你这个人行,重点培养培养吧,出来就是人才,不是这样的。人才是在工作实践中克服困难涌现和成长起来的。

卫星观测精度比不上发达国家

我们在气象卫星定量数据的精细化上还有差距。

比如说卫星从上面往下看,大气和地球表面的温度、湿度、风是多少,精度我们比不上人家。精度是整体水平问题,气象卫星、地面观测、数据处理、数值天气预报综合在一起才可能提高。不是单个一项就搞得上去的。如果能把精度搞好了,咱们就跟发达国家一样了。

我们现在坚持在极轨气象卫星和静止气象卫星两方面都要做好。从我内心来讲,不是国家支持不够,而是我们自身的工作搞不上去,就是这么一个状况。要是把这些工作搞上去,你需要练内功。基础工作达不到标准,就是上不去啊。所以这方面我们要努力来做。对于气象卫星来讲,现在有非常好的规划,风云三号之后还要搞风云四号卫星,这些工作我们都要去做,把精细的工作搞好,有大量的工作要做。除了我们这些人,还需要动员院校、研究机构的人一起来做。

中国现有5颗卫星在工作

风云二号后面还有好几颗星。2008年底刚发射了风云二号E星。风云二号系列卫星中,后面还有三颗星准备着呢,要延续到20152018年。风云四号要和风云二号衔接,2014年上第一颗。前两颗风云四号卫星可能会出现一些问题,用它们研究数据处理的办法。做好以后,与风云二号衔接,接替风云二号。气象卫星的规划是好的,要是搞上去也是非常难的,所以我们压力非常大。

现在在轨的风云二号有CDE三颗卫星。三颗卫星都在,都好用。现在CD两颗星在工作,E星在轨备份。还有风云三号的一颗卫星、风云一号一颗卫星在工作。我国现在一共有5颗气象卫星在工作。

天气预报离不开气象卫星

气象卫星有许多应用领域。首先就是天气预报。可以说,现在的天气预报员在做天气预报的时候,离不开卫星云图。为什么呢?因为大气是全球联系的,做一个地方的预报,必须关注周围的大气状况。比如说今年我国许多地方发生了干旱。今年非常干旱,但去年冬天是雨雪冰冻灾害。今年和去年有什么差别呢?从云图上来看,今年跟去年差别就大了。

热带地区的对流差别非常大。2008年初的时候,从菲律宾以东一直到印度洋西部,热带对流非常旺盛,像蒸笼一样蒸出大量的水汽。这些水汽从赤道向北输送,指向我国华南地区,同时,北方的冷空气也非常强,2008年一月到二月初的时候,冷空气和暖空气交汇在我国南岭,形成长时间的雨雪冰冻天气。

2009年初,形势就不一样了。从菲律宾从东的太平洋到印度洋西部,热带对流比去年弱很多很多,整个热带对流区往东边移了,移到了澳大利亚和太平洋中部的地方,所以在亚洲许多国家今年都发生了干旱。

被广泛应用于灾害与环境探测

过去卫星只用于气象,其实卫星上从上往下看,不仅仅是气象,还能看到地球表面环境的许多许多事情,比如说农作物长势。我门可以用气象卫星做农作物长势的监视,这样就可以对这一年的收成情况做出估计。

还有,我们可以通过气象卫星看到许多灾害,比如沙尘、火灾、水灾。过去林业部门需要在林区架嘹望塔,人嘹望塔上向四周在看,人看的范围非常有限。有了气象卫星以后,情况就不同了。

前几年东北森林大火,回良玉副总理到东北去视察情况,我们国家卫星气象中心每两个小时给他送一幅云图,这对他们做扑火指挥起了非常重要的作用。

气象卫星在环境、干旱的监测方面也非常有用。在干旱的地区,土壤湿度低,土壤热容量小,白天地表温度很高,晚上地表温度很低,在这些地方,干旱严重。我们可以用气象卫星资料做干旱的面积指数。

国际气象卫星向微波和主动遥感发展

国际上气象卫星向什么方向发展呢?有两个方向非常重要。一个是微波观测,一个是主动遥感观测。我们现在用气象卫星观测云和大气主要用光学遥感的办法。光学遥感指感应太阳的反射光、地球的红外辐射。如果用微波波段,这个波段的辐射波长比红外辐射还要长。用微波可以穿透云顶看到云系内部的性质,这个技术目前正在发展当中。

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