近期，千年一遇特大暴雨襲擊河南，臺(tái)風(fēng)“煙花”登陸浙江，極端天氣給當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大威脅，人們對(duì)氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)越來(lái)越關(guān)注，在這過(guò)程中，氣象衛(wèi)星發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

那什么是氣象衛(wèi)星呢？氣象衛(wèi)星（meteorological satellite）是指從太空對(duì)地球及其大氣層進(jìn)行氣象觀測(cè)的人造地球衛(wèi)星，是衛(wèi)星氣象觀測(cè)系統(tǒng)的空間部分，也可以說(shuō)就是一個(gè)高懸在太空的自動(dòng)化高級(jí)氣象站，是空間、遙感、計(jì)算機(jī)、通信和控制等高技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

氣象衛(wèi)星的工作流程是：衛(wèi)星上所裝載的各種氣象遙感器接收和測(cè)量地球及其大氣層的可見(jiàn)光、紅外線、微波輻射以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)反射的電磁波，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給地面站。地面站將衛(wèi)星傳來(lái)的電信號(hào)復(fù)原，然后繪制成各種云層、風(fēng)速、風(fēng)向、地表和海面圖片，再經(jīng)進(jìn)一步處理和計(jì)算，最終得出各種氣象資料。

氣象衛(wèi)星觀測(cè)范圍廣，觀測(cè)次數(shù)多，觀測(cè)時(shí)效快，觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量高，不受自然條件和地域條件限制，它所提供的氣象信息已廣泛應(yīng)用于日常氣象業(yè)務(wù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、大氣科學(xué)、海洋學(xué)和水文學(xué)的研究。是世界上應(yīng)用最廣的衛(wèi)星之一。

由于軌道不同，氣象衛(wèi)星可分為太陽(yáng)同步極地軌道氣象衛(wèi)星和地球同步氣象衛(wèi)星兩大類。前者是因?yàn)槟娴厍蜃赞D(zhuǎn)方向與太陽(yáng)同步，所以稱太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星。它的飛行高度約為600～1500千米，衛(wèi)星的軌道平面和太陽(yáng)始終保持相對(duì)固定的交角，這樣的衛(wèi)星每天在固定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)同一地區(qū)2次，因而每隔12小時(shí)就可獲得一份全球的氣象資料；后者是因?yàn)榕c地球保持同步運(yùn)行，相對(duì)地球來(lái)說(shuō)是不動(dòng)的，所以稱靜止軌道氣象衛(wèi)星，也稱地球同步軌道氣象衛(wèi)星。它的運(yùn)行高度約35800千米，其軌道平面與地球的赤道平面相重合，從地球上看，衛(wèi)星是靜止在赤道某個(gè)經(jīng)度上空的。一顆同步衛(wèi)星的觀測(cè)范圍為100個(gè)經(jīng)度跨距，從南緯50°到北緯50°，100個(gè)緯度跨距，因而5顆這樣的衛(wèi)星就可形成覆蓋全球中、低緯度地區(qū)的觀測(cè)網(wǎng)。另外，按是否用于軍事目的，氣象衛(wèi)星還可分為軍用氣象衛(wèi)星和民用氣象衛(wèi)星。

氣象衛(wèi)星主要有四個(gè)主要特點(diǎn)：一是軌道分低軌和高軌兩種。二是短周期重復(fù)觀測(cè)。三是成像面積大，有利于獲得宏觀同步信息，減少數(shù)據(jù)處理容量。四是資料來(lái)源連續(xù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低。

氣象衛(wèi)星主要觀測(cè)七個(gè)方面的內(nèi)容：1.衛(wèi)星云圖的拍攝；2.云頂溫度、云頂狀況、云量和云內(nèi)凝結(jié)物相位的觀測(cè)；3.陸地表面狀況的觀測(cè)，如冰雪和風(fēng)沙，以及海洋表面狀況的觀測(cè)，如海洋表面溫度、海冰和洋流等；4.大氣中水汽總量、濕度分布、降水區(qū)和降水量的分布；5.大氣中臭氧的含量及其分布；6.太陽(yáng)的入射輻射、地氣體系對(duì)太陽(yáng)輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射；7.空間環(huán)境狀況的監(jiān)測(cè)，如太陽(yáng)發(fā)射的質(zhì)子、α粒子和電子的通量密度。

氣象衛(wèi)星“觀天象、知天命”在防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮著重要作用。與常規(guī)氣象觀測(cè)相比，氣象衛(wèi)星在空間分辨率、時(shí)間分辨率上都具有很大的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)生態(tài)與環(huán)境遙感、洪澇、干旱監(jiān)測(cè)、積雪監(jiān)測(cè)、森林與草原火等自然災(zāi)害的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為防災(zāi)減災(zāi)的科學(xué)決策提供強(qiáng)有力的支持。一是進(jìn)行臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)。海上熱帶氣旋的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)主要依賴氣象衛(wèi)星觀測(cè)資料。氣象衛(wèi)星不僅可以發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)的生成，而且可以準(zhǔn)確確定臺(tái)風(fēng)中心位置，估計(jì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，計(jì)算臺(tái)風(fēng)移向移速，預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)登陸的時(shí)間地點(diǎn)和登陸后可能造成的降水強(qiáng)度和范圍；二是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林與草原火災(zāi)。自1988年開展火情監(jiān)測(cè)以來(lái)，國(guó)家衛(wèi)星氣象中心每年向森林、草原防火部門、環(huán)保部門提供數(shù)以萬(wàn)計(jì)的火點(diǎn)信息，對(duì)歷次重大火情都進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)服務(wù)；三是及時(shí)展開大霧監(jiān)測(cè)。由于霧經(jīng)常是晨起晨消，生命史短，常規(guī)的觀測(cè)手段無(wú)法準(zhǔn)確獲取其強(qiáng)度和范圍信息。氣象部門充分利用氣象衛(wèi)星覆蓋范圍大、觀測(cè)頻次高、信息源可靠的特點(diǎn),可以有效開展大霧監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)；四是準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)沙塵暴。氣象衛(wèi)星為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)提供實(shí)時(shí)地表狀態(tài)變化及沙塵信息資料，極大地提高了沙塵暴預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度；五是積雪監(jiān)測(cè)。氣象衛(wèi)星可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)積雪的發(fā)生、發(fā)展和分布；六是其它監(jiān)測(cè)。象衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)信息還廣泛地應(yīng)用在暴雨、冰雹、大風(fēng)、龍卷和寒潮等天氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，以及對(duì)水環(huán)境、湖泊藍(lán)藻、冰凌、海藻、海冰等的監(jiān)測(cè)。

世界氣象衛(wèi)星的發(fā)展歷程是從美國(guó)開始的，目前世界上發(fā)射了氣象衛(wèi)星的國(guó)家和地區(qū)主要有俄羅斯、日本、印度和歐洲。1958年，美國(guó)發(fā)射的人造衛(wèi)星開始攜帶氣象儀器；1960年4月1日，美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆試驗(yàn)性氣象衛(wèi)星“泰羅斯”1號(hào)，并在1960年至1965年間，先后發(fā)射了10顆“泰羅斯”氣象衛(wèi)星，其中只有最后兩顆才是太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星；1966年2月3日，美國(guó)研制并發(fā)射了第一顆實(shí)用氣象衛(wèi)星“艾薩”1號(hào)，它是美國(guó)第二代太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星，軌道高度約1400千米，云圖的星下點(diǎn)分辨率為4000米，并在1966年至1969年間先后發(fā)射了9顆，獲得了大量氣象資料；2016年11月19日，美國(guó)發(fā)射了科學(xué)性能最強(qiáng)的一顆氣象衛(wèi)星。在距離地球35800公里（約為地球到月球距離的1/10）的最佳位置上，地球同步運(yùn)行環(huán)境衛(wèi)星-R系列（GOES-R）將拍攝席卷美國(guó)的天氣和大氣現(xiàn)象的圖像。GOES-R能夠每隔30秒鐘拍攝一張圖像，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于當(dāng)前GOES氣象衛(wèi)星幾分鐘的拍攝時(shí)間間隔。這種快速的拍攝功能使得該氣象衛(wèi)星能夠追蹤雷暴、颶風(fēng)以及其他猛烈風(fēng)暴的發(fā)展變化。

我國(guó)氣象衛(wèi)星的發(fā)展起始于1969年。周恩來(lái)總理指示：“要搞我們自己的氣象衛(wèi)星”，并于1970年2月親自批準(zhǔn)下達(dá)了研制氣象衛(wèi)星的任務(wù)。1988年9月7日，我國(guó)的風(fēng)云一號(hào)A星試驗(yàn)性氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，這是中國(guó)自行研制和發(fā)射的第一顆太陽(yáng)同步極地軌道氣象衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了“從零到一”的突破；1997年6月10日，風(fēng)云二號(hào)A靜止試驗(yàn)氣象衛(wèi)星成功發(fā)射，標(biāo)志我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)同時(shí)擁有太陽(yáng)同步極地軌道氣象衛(wèi)星和地球同步氣象衛(wèi)星的國(guó)家之一；2008年5月27日，我國(guó)成功發(fā)射了首顆第二代太陽(yáng)同步極地軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云三號(hào)A星，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到歐美最新一代氣象衛(wèi)星水平，可從二維遙感成像到三維綜合大氣探測(cè)，從單一光學(xué)探測(cè)到全譜段寬波譜探測(cè)，從公里級(jí)觀測(cè)提高到百米級(jí)觀測(cè)，從國(guó)內(nèi)組網(wǎng)接收到全球組網(wǎng)接收，開始了我國(guó)氣象衛(wèi)星定量應(yīng)用的新階段；2016年12月11日,風(fēng)云四號(hào)A星的成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了靜止氣象衛(wèi)星的更新?lián)Q代，并成功突破了代表國(guó)際前沿的高精度圖像定位與配準(zhǔn)、微振動(dòng)測(cè)量與抑制等20余項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)，裝載四種先進(jìn)有效載荷，整體性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。12月22日，我國(guó)成功發(fā)射了全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“碳衛(wèi)星”），地球上空的碳衛(wèi)星家族在繼美國(guó)、日本之后，首添“中國(guó)造”；2018年4月，我國(guó)風(fēng)云衛(wèi)星國(guó)際用戶防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急保障機(jī)制發(fā)布，7月，中國(guó)氣象局將原定點(diǎn)于東經(jīng)94.5度的風(fēng)云二號(hào)H星漂移到東經(jīng)79度，觀測(cè)區(qū)域更好地覆蓋了“一帶一路”沿線國(guó)家。

目前，中國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)同時(shí)擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的國(guó)家之一，是世界氣象組織對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的重要成員。

（臧繼輝，作者系全國(guó)政協(xié)委員，北部戰(zhàn)區(qū)某部總工程師）