早在20世纪70年代,我国就开始发展自己的气象卫星。目前,我国已实现了极轨卫星和静止卫星的业务化运行,是继美国、俄罗斯之后第三个同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的国家。本期《嘉宾访谈》栏目就邀请到风云三号气象卫星工程应用系统总设计师 董超华研究员与大家一起回顾我国卫星气象事业的40年辉煌历程。
主持:中国气象报记者 达芹
嘉宾:风云三号气象卫星工程应用系统总设计师 董超华研究员

图为本期嘉宾董超华研究员
气象卫星发展的“三个得益于”
【记者】今年是新中国成立60周年,也是中国气象局建局60周年,卫星气象事业从最初开创一直走到今天,董老师您有什么样的体会与感想呢?
【董超华】1969年,周恩来总理提出“应该搞我们自己的气象卫星”,到现在已有40年了。这40年来,我国的气象卫星发展很快,取得的成就世界瞩目。
能够取得如此快速发展,我认为,这得益于改革开放。我们自己的科研人员有机会走出国门,学习先进技术为我所用;也得益于国家需求、政府支持,有需求又有支持,就有发展;还得益于部门重视,指导思想和发展规划明确;以及我们为卫星气象事业发展而奋发图强的科技人才队伍。
【记者】我国在20世纪70年代初开始搞自己的卫星气象事业,当时是出于什么考虑呢?
【董超华】主要有如下几个原因:
一是,做天气预报,需要气象观测资料,高山、沙漠、海洋等人迹罕见地区进行地面观测资料有困难;
二是,对当时国际形势的分析,认为形势严竣,有发生战争的可能,而气象工作又与战争、与国防关系重大,一旦形势发生变化,国外资料会受到封锁;
三是,美国开辟了天基观测新途径,1960年美国第一颗气象卫星上天,以及之后连续不断发展气象卫星,证明可以利用卫星观测云雨变化;
四是,1969年1月29日,我国由于受强冷空气侵袭,致使华东、中南广大地区有线通信全部阻断,人民生命财产遭受到严重损失,周总理在听取有关单位汇报这些情况时指示:一定要采取措施,改变落后面貌,要搞我们自己的气象卫星。
701:从四个人到一个中心
【记者】据了解,1973年6月,中央决定中央气象局和总参气象局分开,气象卫星部分(当时代号叫701办公室)划归中央气象局负责。请您介绍一下,701工作是怎么为我国的卫星气象事业开创先河的?
【董超华】701办公室之前是个311组,311组的成立就是为了贯彻周总理的指示,搞我国自己的气象卫星的,成立于1970年5月。最初只有四个人,1971年7月更名为“701”办公室,1979年初扩展为中央气象局卫星气象中心,就是现在的国家卫星气象中心。701开创性的工作主要表现在:
一是对几个关键性的概念统一了认识。例如,什么是气象卫星,它包含哪些工作?什么是卫星气象,做哪些事情?什么是气象卫星业务和卫星气象业务等。
二是研究提出了发展我国第一颗极轨气象卫星的目标任务,包括卫星寿命、卫星轨道、探测目标、探测范围和发射时间等。
三是调研拟承研卫星平台和仪器的单位的技术状态,确定了研制方。
四是广泛网络人才,组建了技术队伍。
五是建设了气象卫星地面站和资料处理中心,即三站一中心。
六是由701办公室,我们开始接收利用外国气象卫星资料,从中获取技术知识为我所用。

“风云二号”D气象卫星发射升空 (来源:新华网)
风云系列卫星一路硕果累累
【记者】从1988年9月7日FY-1A发射成功,到目前为止,我国已实现了极轨卫星和静止卫星的业务化运行,请您具体给我们介绍一下这个历史过程。
【董超华】1988年9月7日,风云一号A试验应用极轨气象卫星发射成功,携带一台5通道可见光红外扫描辐射计,对地遥感;
1990年9月3日,第二颗试验应用极轨气象卫星──风云一号B发射成功,携带的遥感仪器同A星。
1999年5月10日,第一颗业务应用极轨气象卫星──风云一号C成功发射,携带的是10通道可见光红外扫描辐射计;
2002年5月15日,第二颗业务应用极轨气象卫星──风云一号D发射成功,携带的遥感仪器同C星。这不仅标志我国已成为能够自行研制和发射气象卫星的国家,而且也标志我国的气象卫星已进入了业务运行和应用阶段。
1997年6月10日,风云二号A试验应用静止气象卫星发射成功,携带一台3通道可见光红外扫描辐射计,标志我国已成为能够自行研制和发射极轨和静止两个系列气象卫星的国家。
2000年6月25日,第二颗试验应用静止气象卫星──风云二号B发射成功,携带的遥感仪器同A星;
2004年10月19日、2006年12月8 日和2008年12月23日,我国分别成功发射了风云二号C/D/E星,实现了静止卫星“双星运行,在轨备份”;携带的是5通道可见光红外扫描辐射计,对地探测能力明显增强。
2008年5月27日,我国新一代极轨气象卫星系列的首发星──风云三号A星发射成功。它携带了11台仪器,除可见光红外扫描辐射计和空间环境监测器是继承性仪器外,其余均为新研制开发,且第一次载入卫星的仪器。风云三号A星的发射与应用,标志着中国气象卫星及应用步入了一个崭新的历史阶段。

风云一号极轨气象卫星

风云二号静止气象卫星

风云三号极轨气象卫星
辉煌背后的坎坷与磨砺
【记者】2008年5月27日,我国新一代极轨气象卫星风云三号A星被成功送入预定轨道。有人说,我国的航天人和气象人经过了8年的“艰苦抗战”,并肩完成了美国用40年才走完的路。从第一代气象卫星到第二代气象卫星,我们经历了怎样的过程?
【董超华】1988年我国发射了第一颗气象卫星,美国是1960年发射的第一颗气象卫星,我国比美国晚发射28年,我国卫星发射虽晚,但起点高,因为美国气象卫星的发展给我们的发展实际上是指出了明确方向,我们在刚起步时就瞄准了美国第一颗星发射10年后的探测技术。
之后,又依据我国航天技术和仪器研制技术以及实际应用需求,不断对卫星探测目标进行修正,例如,加强了微波探测,增加了臭氧总量和垂直分布探测以及辐射收支探测。中分辨率光谱仪的空间分辨率也大幅提高,最终实现了由第一代向第二代的过渡。
【记者】在这个过程中,我们经历了很多坎坷。这些坎坷是继续成长的动力,请您给我们举例介绍一下。
【董超华】是的,我们确实是经历了很多坎坷的过程。
1988年10月15日,成功在轨稳定运行39天的我国第一颗极轨气象卫星——风云一号A星姿态失控,整星失败。
1991年2月14日,风云一号B星在正常在轨运行165天后,由于星载计算机内存储数据跳变,导致卫星姿态再次失控。
1994年4月7日,即将成为我国第一颗静止气象卫星的风云二号01星在发射前8小时的模拟测试中,肼系统发生泄漏,导致厂房失火,卫星被烧毁。
1997年6月10日和2000年6月25日分别发射的风云二号A星和B星,在在轨运行10个月和8个月之后,也都因各种问题无法正常工作,均未达到设计寿命。

四十年风风雨雨铸就四大成就
【记者】气象卫星在这40年里经历了哪些重要的转变?取得了哪些成绩?
【董超华】这40年来,气象卫星的主要转变和成绩分为四个方面。
一是卫星由试验应用型转向了应用服务型;
二是基本突破了长寿命大关。到目前为止,业务星无论是极轨还是静止卫星都突破了原设计寿命两年大关,比如说FY-1C是1999年5月发射,连续正常工作接近5年;FY-1D于2002年5月发射,至今还在工作。FY-2C于2004年10月发射,至今还在提供业务服务,其设计寿命是3年,现已接近5年。
三是静止卫星星载仪器有重大改进,极轨卫星星载仪器有突破性发展。
四是卫星资料共享能力和服务领域显著扩大。依托风云气象卫星地面应用系统工程建设的新一代气象卫星数据存档和服务系统,保存了1972年以来国内时序最长的气象卫星遥感数据,数据总量超过300TB,是国内最大的遥感卫星数据存档系统,注册用户数超过4000,用户数据年下载量由1999年的10GB猛增到2009年的250TB。卫星数据产品及其应用有了质的飞跃,应用由定性走向定量发展。
以上这些成绩的取得是要缴纳学费的,我之前所说的那些坎坷就是我们所付出的代价。

风云三号发射成功 (来源:新华网)

做好防灾减灾、经济发展的天空守护神
【记者】请问董老师,我国的气象卫星发挥的作用都有哪些方面?
【董超华】我国的气象卫星主要在为天气预报、气候与气候变化、大气成份、人工影响天气、空间天气以及农业、生态、环境灾害的监测、研究和业务应用等方面提供科学数据和应用服务,为政府决策、防灾减灾和社会经济发展提供气象服务。这里我举几个具体的例子:
2001年10月15日至21日,APEC会议在上海举行。10月13日0121号台风“海燕”在菲律宾以东洋面生成,向西北方向移动,有向华东沿海逼近的趋势。上海市气象局以卫星资料为主,结合其他常规观测手段,做出了台风“海燕”将向东海迅速转向,不会对APEC活动产生直接影响以及19日的东移雨带将向北偏移不会影响到20日APEC烟火晚会的准确预报,避免了活动改期可能造成的社会混乱和经济损失。
2004年的超强台风“云娜”的强度和移动路径与曾经在1997年造成重大经济损失的9711号台风非常相似,借助于气象卫星所提供的准确初始场,中国气象局制作了准确的台风登陆警报。由于采取了应急响应措施,人员财产损失明显降低。从统计结果看,2004年,全国因台风、暴雨等引发的洪涝灾害死亡、失踪人数仅是90年代年平均水平的32.6%,直接经济损失仅是上世纪90年代的59.7%。
此外,因有可达250米分辨率的中分辨率仪器资料,使我们第一次监测到加拿大北部格陵兰群岛地区的冰雪覆盖、海冰开裂和消融过程;微波仪器探测,使得我们能够更清晰的判识台风和云团的降水区域;臭氧探测仪器使我们第一次利用自己的气象卫星监测到了南极地区的臭氧变化、臭氧洞的发生、发展和消退过程;奥运期间,利用风云卫星监测北京地区大气气溶胶和臭氧总量,并与奥运之前比较,证明城市环境治理效果显著。

气象卫星体系基本实现业务化、系列化
【记者】目前,我国是否已建立了一个比较成熟的气象卫星体系?
【董超华】我国的气象卫星体系基本形成,主要标志是风云卫星已经业务运行,基本实现了卫星的业务化、系列化。
静止卫星已经是东、西双星同时运行,还有在轨备份功能。
极轨卫星的第一代实现了业务运行和长寿命,现在刚进入第二代,目前处在试验应用阶段。另一方面,同等仪器配置的极轨卫星也仅有一颗星在轨运行,在探测频次上一天对同一地区只能进行两次观测,从应用需求上讲,一天至少需要四次观测,即每6小时观测一次,因此需要至少同时有两颗相同或相近仪器配置的极轨气象卫星在轨运行,也就是上午、下午各一颗为好。这就是不足之处。新一代静止卫星正在立项之中。

织就“风云”天网 铸造气象卫星品牌
【记者】从依靠国外资料到为国外提供资料,我国的卫星气象事业在逐步发展与成熟,请问我们在对外合作方面是怎么样的?目前在国际上处于什么样的位置?
【董超华】在有我国自己的气象卫星之前,我们是靠外国卫星提供服务的,例如日本的GMS静止气象卫星,美国的NOAA气象卫星。我国有了自己的气象卫星,主要就利用自己的卫星开展应用服务。
我们的对外合作主要体现在:风云卫星资料为各国无偿利用,并提供技术支持;培训亚太地区学员接收处理和应用我国气象卫星资料;开展学术交流,走出去,请进来;吸收先进科技为我所用,例如风云三号A星资料的开发应用,国内不仅气象部门参与,而且部门外一些科研院所也参与了产品开发和应用研究;国际上,美国威斯康森大学SSEC就参与了产品开发,真正体现了大协作。
目前,我们风云气象卫星的国际影响力不断提高,已成为国际上同时拥有极轨和静止两个系列业务气象卫星的三个国家或区域组织之一,部分达到国际先进水平。“风云”织就天网,应用遍及全球,“风云”已成为气象卫星品牌,它将不断开花、结果,造福于全人类!
“风云”未来蓝图——多星座
【记者】卫星事业已经走过了近40年,可以说我们在坎坷与磨砺中前进。请您给我们展望一下,今后我国卫星气象事业的蓝图是什么呢?
【董超华】目前,我国新一代静止气象卫星正在立项阶段。需求牵引发展,未来将是多星座的,即极轨卫星上、下午双星运行,以增加全球资料探测时次;静止卫星除继续保持东、西双星布局外,进一步增加探测频次,提高探测能力是发展方向;加强测雨雷达星的发展,以提高赤道和中低纬度暴雨和灾害天气监测能力和机理研究;大卫星平台,多种仪器综合观测,主、被动探测结合,光学和微波结合等是未来的必然需求;更高光谱分辩率、更高空间分辩率、更高垂直分辩率和更高探测灵敏度是仪器发展方向;气候变化和大气成分监测也将是未来气象卫星发展的重要任务之一。
(责任编辑:徐丽娜)