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7月5日7時28分，我國成功在酒泉衛星發射中心用長征四號丙運載火箭將風雲三號E星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。此次發射的風雲三號E星是我國第二代極軌氣象的第五顆衛星，是世界首顆民用晨昏軌道氣象衛星，被譽為開啟新征程的“黎明星”，其成功發射和在軌運行將填補全球晨昏時段大氣探測信息空白，有力提升我國乃至全球天氣預報發布的準確性。
風雲三號E星模擬在軌圖。資料圖片
新軌道填補衛星觀測空白區
低軌氣象衛星的首要任務是為數值天氣預報提供滿足時間和空間要求的全球觀測資料，提高預報時效和精度。“目前，歐美業務低軌氣象衛星採用雙邊全球資料業務交換和共享的協作組網觀測模式,觀測時間集中在上午10時和下午2時前後。”國家衛星氣象中心遙感應用室主任，風雲氣象衛星工程應用系統總設計師唐世浩指出，與我國相同，每6小時觀測同化時間窗內全球總有2~3條軌道的衛星觀測空白區，無法提供全球覆蓋的初始觀測。
為了滿足觀測需求，世界氣象組織在《2025年全球觀測系統展望》報告中提出了建立上午、下午和晨昏軌道三顆衛星組網觀測的概念。“E星是我國第二代低軌氣象衛星中首顆運行於晨昏軌道的衛星，通過上午、下午、晨昏衛星三星組網，我國將實現全球觀測資料的100%覆蓋。”作為風雲三號E星總指揮，李海生將全部精力投入到科技攻關的第一線，年近花甲的他，一周至少有四天在研製現場度過，干起活來不分白天和黑夜。“此次‘黎明星’風雲三號E星的成功發射彌補了衛星觀測軌道（早5時30分和傍晚17時30分）的缺憾及觀測資料的不足，將有效補充6小時數值天氣預報模式同化窗內衛星觀測資料的空白，對南北半球預報和洲際尺度的區域預報作出重大貢獻。”李海生說。
據介紹，自1988年我國第一代首顆極軌氣象衛星風雲一號A星升空，到2008年第二代極軌衛星首發星風雲三號A星成功發射，再到如今的風雲三號E星成功升空，歷經三十多年的發展，我國已經成功發射兩代9顆極軌氣象衛星，由單星探測發展到上午、下午、晨昏三星組網觀測，遙感儀器數量由一個增加到現在的十餘個，探測波段從僅有可見光探測擴展至紫外、可見、紅外和微波的全波譜探測，完成了探測手段、探測能力的技術跨越和升級換代，實現了系列化發展、業務化運行和對全球天氣、氣候、生態環境和自然災害的綜合遙感，使我國氣象衛星事業步入了國際氣象衛星先進行列。
新技術提高預報精度時效
同上午衛星和下午衛星相比，晨昏軌道衛星觀測時太陽高度角低，地形和雲頂高度的幾何特徵更為明顯，利用這種優勢，風雲三號E星可以在晨霧、颱風、強對流的監測和分析中開展獨特的應用。風雲三號E星總設計師王金華告訴記者，此次風雲三號E星裝載的中分辨率光譜成像儀新增大幅寬、高靈敏微光成像通道，動態範圍達到7個數量級，是我國最先進的定量化全球微光探測儀器，在軌應用后可實現大氣、陸地、海洋參量的高精度定量反演，大幅提高監測精度。
憑藉新軌道，風雲三號E星可以使全球多個國家和地區的天氣預報機構會商人員每天早間拿到時次最接近、資料最新的衛星圖像和產品，為天氣預報提供最具時效性的信息。“由於晨昏衛星觀測時段地表溫度和大氣邊界層溫度差異最大、雲量較少、絕對濕度較低，有助於風雲三號E星利用紅外發射原理開展大氣氣體的遙感觀測和空氣質量監測工作。”王金華介紹，對於氣候研究而言，地表溫度、大氣溫度、大氣濕度和降水等要素的日變化完整樣本非常重要，通過補充上午和下午軌道系統數據，風雲三號E星可實現全球大部分地區在紅外和微波波段的每天6次測量，組網后可以顯著提升低軌氣象衛星的氣候監測能力。
風雲氣象衛星在世界範圍內擁有極為龐大的用戶群體，而對於風雲三號E星的可靠性，工作負責人吳東說，這意味着責任如山。在E星的研製初期，吳東便以差異化、精細化、專項化管控為出發點，他和團隊提出了基於多維度的活動部件可靠性保證思路，從運動模式、繼承性/成熟度、研製階段、壽命試驗專項等多個維度分類梳理了各活動部件可靠性控制措施，五年間跑遍各協作單位，查閱相關資料，分階段、分步驟地組織活動部件專項分析和審查，積累了大量的產品基礎數據和研製經驗。
“風雲三號E星的成功發射和在軌運行將提升我國在氣象預報預測、應對氣候變化、環境生態監測、空間天氣預警等應用層面的能力，完善我國現有氣象業務觀測體系，同時使我國在業務上形成同歐美衛星的等價互補之勢。”王金華表示，依託風雲三號E星獨特的全球觀測資料，我國可以同世界其他氣象發達國家開展多方位雙邊、多邊技術合作交流，進一步提升我國在國際氣象事務中的話語權與影響力。
在氣象災害預警方面也有應用
風雲三號氣象衛星是我國第二代低軌氣象衛星，共分為3個批次。“此次發射的E星是繼01、02批4顆衛星后03批的首顆衛星。”風雲三號極軌衛星地面系統總指揮、國家衛星氣象中心副主任張鵬介紹，為滿足數值天氣預報業務對氣象衛星提出的新要求，風雲三號在遙感能力上實現了從單一遙感成像到地球環境綜合探測、從光學遙感到微波遙感、從二維成像到三維定量探測、從公里級分辨率到百米級分辨率、從國內接收到極地接收多項技術突破；遙感儀器數量一躍增加到11個，儀器性能指標部分超過歐美在軌業務衛星水平。
在森林大火、颱風、暴雨、沙塵暴、大霧、乾旱、洪澇、雪災等方面，低軌氣象衛星均有應用。國家衛星氣象中心遙感應用室主任，風雲氣象衛星工程應用系統總設計師唐世浩告訴記者，2020年7月，受持續強降水和上游來水共同影響，鄱陽湖主體及附近水域面積迅速增大，利用風雲三號D星，我國清晰監測到鄱陽湖主體及附近水域的近一個月水體變化情況；受降雨持續偏少影響，2021年初，我國南方部分地區出現乾旱，利用風雲三號D星微波成像儀數據製作的地表土壤水分距平百分率圖显示：與2012年以來同期相比，江南南部、華南大部、雲南等地土壤水分較常年偏低；2021年4月18日中午，蒙古國蘇赫巴托爾省達里干嘎縣發生草原大火，火災發生地位於中蒙邊界附近，參考風雲三號C星監測數據，中方出動600餘人共同奮力撲救，靠近中方邊境一線明火全部堵截在邊境巡邏道和防火隔離帶以北。
世界氣象組織（WMO）向中國氣象局來函表示，E星的發射將填補全球天基氣象觀測系統的空白，中國氣象局將成為全球極軌衛星觀測序列的第三大支柱。
風雲氣象衛星工程總指揮、中國氣象局副局長於新文表示，E星的發射將進一步提升我國氣象預報預測、氣候變化應對、氣象防災減災、生態文明建設、空間天氣預報預警等各應用層面的能力和水平。“E星是完善和豐富我國現有氣象業務觀測體系的‘黎明星’，是助推氣象現代化高質量建設的‘標誌星’，也是提升風雲氣象衛星國際影響力的‘國際星’。”
（光明日報北京7月5日電）
《光明日報》（ 2021年07月06日 08版）
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