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攝影：吳敬博
降水是全球水循環(huán)中的重要過程，降水量多少和降水在時間與空間分布的變化會極大地影響人們生活。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球臺風(fēng)有三分之一左右產(chǎn)生于北太平洋西部，而我國正處于北太平洋西部臺風(fēng)活動帶上，近年來，臺風(fēng)暴雨內(nèi)澇成為我國部分城市面臨的重要災(zāi)害之一，給人民生活造成了巨大的影響。
但關(guān)于降水資料的獲取，傳統(tǒng)上主要通過雨量計(jì)、地基雷達(dá)等手段，但由于地面設(shè)備配置數(shù)量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。
此次發(fā)射的風(fēng)云三號G星是我國第二代低軌氣象衛(wèi)星系列風(fēng)云三號的第7顆衛(wèi)星，據(jù)《環(huán)球時報(bào)》記者了解，這顆衛(wèi)星在國際首次采用雙頻主動降水測量雷達(dá)與被動微波、光學(xué)遙感相結(jié)合的綜合探測，搭載了降水測量雷達(dá)、微波成像儀、中分辨率光譜成像儀等4臺業(yè)務(wù)載荷，主要用于災(zāi)害性天氣系統(tǒng)強(qiáng)降水監(jiān)測，可提供全球中低緯度地區(qū)降水三維結(jié)構(gòu)信息，提升降水要素探測性能，為提高降水氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提供支持。衛(wèi)星發(fā)射后將填補(bǔ)國內(nèi)降水三維立體層析探測數(shù)據(jù)空白，整體功能性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
風(fēng)云三號G星上搭載的我國首套“空中雨量計(jì)”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達(dá)，可將雷達(dá)觀測分辨率高和衛(wèi)星觀測范圍廣的優(yōu)勢結(jié)合起來，通過向大氣發(fā)射無線電磁波信號，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射信號，獲取垂直方向不同高度層的降水結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)垂直方向降水的探測。同時，利用雷達(dá)跨軌方向的掃描能力，實(shí)現(xiàn)對水平方向的降水探測，最終使風(fēng)云三號G星具備自上而下獲取三維結(jié)構(gòu)信息的能力，就如同對大氣降水進(jìn)行“CT”掃描，獲得降水精細(xì)的立體結(jié)構(gòu)信息。
除此之外，風(fēng)云三號G星Ku頻段和Ka頻段雷達(dá)同步工作，可以利用大氣中不同高度層的降水粒子對兩個頻段雷達(dá)輻射的微波信號的反射率不同的特性，區(qū)分雨和雪，并對降水進(jìn)行精確估計(jì)。Ku頻段有利于探測強(qiáng)降水，Ka頻段則有利于探測弱降水，兩者結(jié)合形成的雙頻探測,可以擴(kuò)大降水探測能力，提高降水反演精度，精準(zhǔn)感知407公里軌道高度內(nèi)地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水強(qiáng)度變化，比國外同類儀器在相同靈敏度下的距離分辨率提高了1倍，可獲取更精細(xì)的降水三維結(jié)構(gòu)信息。
而為了進(jìn)一步提升對臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性降水的高精度觀測，風(fēng)云三號G星瞄準(zhǔn)了“高探測靈敏度、高探測精度、多體制聯(lián)合探測”的發(fā)展方向。除了主動降水測量雷達(dá)外，衛(wèi)星還搭載了一臺全新升級換代的儀器——微波成像儀。
作為國內(nèi)首次配置的降水型多通道、高靈敏、高精度的輻射計(jì)，微波成像儀將在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)9頻點(diǎn)26通道一體化探測。它可以接收地球大氣10~183GHz微波輻射能量，進(jìn)行全天時、全天候、多極化協(xié)同探測。就像一只高靈敏、高精度的千里眼，獲取臺風(fēng)內(nèi)部溫濕結(jié)構(gòu)、臺風(fēng)強(qiáng)度、臺風(fēng)影響區(qū)雨強(qiáng)等相關(guān)關(guān)鍵信息，預(yù)測臺風(fēng)未來發(fā)展情況，對臺風(fēng)暴雨“精確把脈”。
此外，值得一提的是，風(fēng)云三號G星不同于以往的太陽同步軌道衛(wèi)星，這種衛(wèi)星運(yùn)行的每一圈都會經(jīng)過地球的南北極，而是采用的是傾角為50度的“低傾角軌道”。采用這種這種軌道也意味著火箭在緯度相對較高的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空后，將首先向我國的東南方向飛行。風(fēng)云三號G星之所以采用這種全新的軌道，是因?yàn)轱L(fēng)云三號G星的主要觀測對象是大氣中的降水現(xiàn)象，全球降水又主要發(fā)生在地球的中低緯度地區(qū)，為了提高降水觀測的時效性，風(fēng)云三號G星便采用了軌道傾角為50°的低傾角軌道，衛(wèi)星的運(yùn)動范圍集中在南北緯50°之間，從而可以更高效、更精準(zhǔn)地觀測地球的降水現(xiàn)象。
中國航天科技集團(tuán)有限公司八院相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹稱，風(fēng)云三號G星發(fā)射重量約3.6噸，運(yùn)行于高度407km、傾角50°的傾斜軌道，作為風(fēng)云氣象衛(wèi)星的首顆非太陽同步傾斜軌道衛(wèi)星，風(fēng)云三號G星發(fā)射后將與C星、D星和E星進(jìn)行在軌組網(wǎng)觀測，使我國成為全球唯一同時運(yùn)行“上午、下午、晨昏、傾斜”四條近地軌道氣象衛(wèi)星的國家，屆時我國全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的更新時效將進(jìn)一步提高，可將預(yù)報(bào)精度提高3%左右，預(yù)報(bào)時效延長24小時左右，衛(wèi)星全球觀測頻次可達(dá)每4小時1次，可將氣象災(zāi)害監(jiān)測時效提高近1倍。
