風云氣象衛(wèi)星及其應(yīng)用

一、氣象系列衛(wèi)星概況

截至2016年3月31日，我國共發(fā)射風云氣象衛(wèi)星14顆，其中6顆衛(wèi)星已失效，8顆衛(wèi)星在軌運行。

失效衛(wèi)星：風云一號A/B/C星（FY-1A/B/C）和風云二號A/B/C星（FY-2A/B/C）。

在軌衛(wèi)星：風云一號D星（FY-1D）、風云二號D/E/F/G星（FY-2D/E/F/G）和風云三號A/B/C星（FY-3A/ B/C）。

觀測能力：風云三號極軌氣象衛(wèi)星實現(xiàn)我國極軌氣象衛(wèi)星上午星和下午星的組網(wǎng)觀測，每顆衛(wèi)星每天可獲取2次全球觀測數(shù)據(jù)。風云二號靜止氣象衛(wèi)星E、G星組網(wǎng)觀測，常規(guī)觀測模式下，每顆星每天對地觀測28次，加密觀測模式下，每顆星每天對地觀測48次，衛(wèi)星云圖獲取頻次可達15分鐘1次。風云二號F星常規(guī)觀測模式與風云二號E、G星相同，加密觀測模式下，可進行最高頻次為6分鐘1次的區(qū)域云圖觀測。風云二號D星目前在軌備份狀態(tài)，觀測能力與E星相同。

運管單位：國家衛(wèi)星氣象中心。

衛(wèi)星運行情況詳見表1。

表1 風云氣象衛(wèi)星情況一覽表

二、數(shù)據(jù)獲取與分發(fā)

風云三號極軌氣象衛(wèi)星實現(xiàn)了上、下午星組網(wǎng)觀測，每6小時可以獲取一張全球拼圖。風云二號C、D、E衛(wèi)星的成功發(fā)射及投入業(yè)務(wù)運行，實現(xiàn)了我國靜止氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)從試驗應(yīng)用型到業(yè)務(wù)服務(wù)型的轉(zhuǎn)變。目前，風云二號E、F、G星在軌運行，D星在軌備份，實現(xiàn)了“多星在軌、統(tǒng)籌運行、互為備份、適時加密”的業(yè)務(wù)格局。風云二號E、G星常規(guī)觀測模式下，每顆星每天進行28張全圓盤云圖觀測；加密觀測模式下，每顆星每天進行28張全圓盤和20張半圓盤云圖觀測。風云二號F星常規(guī)觀測模式與風云二號E、G星相同，加密觀測模式下，可進行最高頻次為6分鐘1次的區(qū)域云圖觀測。

風云衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)每天實時接收、處理和分發(fā)6顆風云系列業(yè)務(wù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和產(chǎn)品，主要數(shù)據(jù)和產(chǎn)品通過中國氣象局衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)（CMACast）向全國各省、市、縣氣象局以及水利、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、高校、研究院所等2500多個業(yè)務(wù)單位或研究機構(gòu)實時播發(fā)，包括風云衛(wèi)星16種圖像產(chǎn)品、46種定量產(chǎn)品數(shù)據(jù)和20余種火情、水情、大霧等監(jiān)測分析產(chǎn)品。同時，每天通過專線、網(wǎng)絡(luò)共享和人工服務(wù)等多種方式為國內(nèi)外用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。每天實時分發(fā)的數(shù)據(jù)約為2.8萬個，數(shù)據(jù)量達520GB。

截至2016年3月31日，風云衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)總注冊用戶達到33688個，2016年第1季度提供風云衛(wèi)星數(shù)據(jù)25.41TB。

同時，孟加拉共和國、印度尼西亞、巴基斯坦、斯里蘭卡、馬爾代夫、馬來西亞、尼泊爾、老撾、越南、緬甸、泰國、伊朗、蒙古、菲律賓、朝鮮、烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦等18個國家通過中國政府援助和雙邊合作等途徑安裝了CMACast接收系統(tǒng)，實時接收通過CMACast廣播的風云系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

三、應(yīng)用案例

1.風云氣象衛(wèi)星全球熱帶氣旋監(jiān)測

（1）系統(tǒng)功能

風云三號極軌氣象衛(wèi)星具有實時全球監(jiān)測能力，是監(jiān)測洋面上熱帶氣旋活動的有效手段。利用氣象衛(wèi)星資料可分析熱帶氣旋云系結(jié)構(gòu)，提取臺風位置、移動路徑和強度信息。

圖1 FY-3B極軌氣象衛(wèi)星熱帶氣旋監(jiān)測圖像（2016-02-13 11:40）

（2）典型應(yīng)用

2016年2月10日夜間在澳大利亞附近海域生成的熱帶氣旋“溫斯頓”（WINSTON）路徑曲折，生命史長，強度達到南半球有記錄以來的最強臺風。利用風云三號衛(wèi)星監(jiān)測了其生成、發(fā)展至消亡的整個過程。

熱帶氣旋“溫斯頓”于2016年2月10日夜間在澳大利亞維拉港東偏北方向附近約350km海域生成，生成后向偏南方向移動，強度在24小時后迅速增強，相當于我國的強臺風等級。FY-3B極軌氣象衛(wèi)星監(jiān)測顯示（見圖1），其中心密閉云區(qū)密實，螺旋結(jié)構(gòu)對稱，臺風眼較為清晰。隨后開始快速減弱，最弱減弱為熱帶風暴等級，16日以后，強度再次加強達到超強臺風等級，隨后又再次減弱，強度表現(xiàn)為明顯的雙峰結(jié)構(gòu)。其移動路徑也表現(xiàn)得異常復雜。

FY-3B極軌氣象衛(wèi)星監(jiān)測顯示（見圖2）：16日以后，“溫斯頓”的中心眼區(qū)或模糊可見或清晰可見，一直維持相對較強的強度。22日以后“溫斯頓”強度持續(xù)減弱，24日減弱為相當于我國的強熱帶風暴強度，位于瓦努阿圖（Vanuatu）維拉港（Vila）東南方約860km的洋面上，向南偏西轉(zhuǎn)西南方向移動。26～27日，由偏西方向轉(zhuǎn)為西北方向，于28日凌晨在澳大利亞東部洋面減弱停編。從FY-3B極軌衛(wèi)星監(jiān)測圖像中可以看出：“溫斯頓”在周前期維持較清晰的眼區(qū)，之后眼區(qū)逐漸填塞，同時其結(jié)構(gòu)也逐漸趨于非對稱，主體云系面積逐漸縮小，最終減弱消亡（見圖3）。

圖2 FY-3B極軌氣象衛(wèi)星熱帶氣旋監(jiān)測圖像（2016-02-17 10:40）

圖3 FY-3B極軌氣象衛(wèi)星熱帶氣旋監(jiān)測圖像（2016-02-27 11:30）

圖4 FY-3C/VIRR華北、黃淮、江淮等地積雪監(jiān)測合成圖（2016-01-23 10:05）

2.風云氣象衛(wèi)星積雪覆蓋監(jiān)測

（1）系統(tǒng)功能

利用風云三號極軌氣象衛(wèi)星可見光、近紅外、短波紅外等多通道的光譜特性可以有效區(qū)分云雪覆蓋。

（2）典型應(yīng)用

受強冷空氣影響，2016年1月19日以來華北、黃淮、江淮等地陸續(xù)出現(xiàn)大范圍雨雪冰凍天氣過程，1月23日10∶05的風云三號氣象衛(wèi)星監(jiān)測顯示：華北、黃淮、江淮等地有較大范圍積雪覆蓋（見圖4）。

3.風云氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測

（1）系統(tǒng)功能

利用極軌氣象衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星多通道的不同光譜特性可以識別沙塵信息，動態(tài)監(jiān)測沙塵移動路徑和分布范圍變化。

（2）典型應(yīng)用

2016年2月18日，受鋒面云系后部冷空氣活動影響，南疆盆地、內(nèi)蒙古西部、甘肅、寧夏、青海出現(xiàn)沙塵天氣。2月18日15∶45 FY-3B氣象衛(wèi)星監(jiān)測顯示：沙塵主要出現(xiàn)在南疆盆地中西部和東部局地、甘肅西部和中部、寧夏、內(nèi)蒙古西部、青海東北部，部分地區(qū)上空有云系覆蓋（見圖5、圖6）。經(jīng)估算，衛(wèi)星可視的沙塵影響面積約為49.2萬平方千米。受沙塵天氣影響，上述地區(qū)空氣質(zhì)量、能見度下降。

圖5 FY-3B氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測圖像（2016-02-18 15:45）

圖6 FY-3B氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測圖像（2016-02-18 15:45）

國家衛(wèi)星氣象中心 供稿