文|創(chuàng)瞰巴黎
導讀
2022年至2030年間，歐洲將陸續(xù)發(fā)射6顆衛(wèi)星，目的是為了使得天氣預測更加快捷準確。新的衛(wèi)星有利于我們更好地了解未來極端天氣事件，并及時發(fā)出預警。那么，與上一代氣象衛(wèi)星相比，新一代氣象衛(wèi)星具有哪些優(yōu)勢呢？
一覽：
- 2030年歐洲將發(fā)射第三代氣象衛(wèi)星，這將使得天氣預測更加精準。
- 新一代衛(wèi)星成像精準度與穩(wěn)定性將提升一倍，數(shù)據(jù)每10分鐘更新一次。
- 氣候變化使得極端天氣更加頻發(fā)，第三代氣象衛(wèi)星能更好地預測極端天氣。
- 與第二代氣象衛(wèi)星相比，第三代氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)量將擴大100倍。
- 第三代氣象衛(wèi)星能產(chǎn)出復合圖像，合成多個衛(wèi)星頻道的數(shù)據(jù)。
2022到2030年期間，歐洲即將發(fā)射四顆成像衛(wèi)星和兩顆探測衛(wèi)星，用于更快速、有效地預測極端天氣。此類新型第三代氣象衛(wèi)星將逐步取代正在使用的第二代氣象衛(wèi)星。六顆衛(wèi)星中，第一顆成像衛(wèi)星將于2022年底發(fā)射，2023年投入使用，其余五顆將按照先成像、后探測的順序發(fā)射。
新一代衛(wèi)星傳送到地面圖像將比上一代的精準度和穩(wěn)定性提升一倍。刷新間隔從每15分鐘一次縮短到了10分鐘——幾乎實現(xiàn)實時刷新。新一代衛(wèi)星還會搭載歐洲首臺雷電探測裝置（閃電成像儀）。現(xiàn)有的氣象系統(tǒng)只能從地面探測雷電，無法識別云層之間和即將擊中地面的閃電。新的探測裝置將比現(xiàn)有的探測系統(tǒng)更加精準，還能辨別出嚴重雷雨等極端天氣的雛形。
“目的是做出最好的預測，及時發(fā)出預警，以便我們保護人民的生命財產(chǎn)安全?！?/p>
全球變暖可能導致未來極端天氣事件更為頻繁，而新的衛(wèi)星有利于我們更好地了解此類現(xiàn)象，并及時發(fā)出預警。
01 數(shù)據(jù)量擴大百倍
第三代衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)量是第二代的100倍，這些數(shù)據(jù)將用于歐洲氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡維護機構（歐洲氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡的運行組織）的新模型中。在法國，負責處理數(shù)據(jù)的機構是布列塔尼大區(qū)拉尼永的太空氣象中心。氣象中心定址于拉尼永，是因為此處接收效果較好，不像圖盧茲（法國氣象局控制中心所在地）這樣的大城市有其他衛(wèi)星地面站的干擾。
圖片來源：PI France
第二代氣象衛(wèi)星輻射成像儀的工作波段為可見光和紅外線，用12個不同的頻道觀測地球，高分辨的可見光頻道分辨率為1千米，其他頻道為3千米。與第二代氣象衛(wèi)星相比，第三代氣象衛(wèi)星頻道更多，掃描頻次更高，因此精度更高。衛(wèi)星獲取的這些信息可以輔助每日的氣象分析工作，尤其是出現(xiàn)高風險極端天氣時。
第三代衛(wèi)星發(fā)射后還要經(jīng)歷測試階段，隨后進入初步使用階段，供預報員學習使用各類新儀器。新衛(wèi)星有幾個成像素質和探測效果極佳的頻道，在可見光波段的分辨率能達到500米，以期實現(xiàn)最精準的預測，及時發(fā)出預警，保護人民的生命財產(chǎn)安全。
02 多波段合成圖像
第三代氣象衛(wèi)星將產(chǎn)出復合黑白圖像，與目前使用的第二代氣象衛(wèi)星一樣，可通過“整合”各頻道數(shù)據(jù)，生成多波段合成圖像。
衛(wèi)星分兩種，第一種是地球靜止衛(wèi)星，總是處于同一地點的上方，高度超過3萬公里，其軌道周期與地球自轉周期相同。另一種是非靜止衛(wèi)星，使用不同波段，高度較低，僅800公里，能夠獲取到精度更高的圖像，尤其是在有低云和霧時。
使用多個衛(wèi)星頻道獲取大氣初始狀態(tài)數(shù)據(jù)，便可將觀測結果與預測結果進行對比。精準預測不僅需要實時數(shù)據(jù)，還需要過去幾天內、大西洋離岸較遠處的大氣數(shù)據(jù)，才能觀察到云層的變化并精準建模。
“第三代氣象衛(wèi)星可通過“整合”各頻道數(shù)據(jù)，生成多波段合成圖像?！?/p>
最終獲取的圖像是黑白的，圖像越白代表云層反射陽光越強、厚度越厚。體積較小的云呈灰色甚至偏黑，通常為反射陽光較弱的積雨云。
在夜間衛(wèi)星則會使用紅外頻道，探測最近云層的溫度。云層高度越高，溫度越低，顏色越淺。所以高云在紅外線成像中呈白色。多個圖像形成的動畫可用于短期預測。但每年都有一些時間點的分析難度更高。比如秋天時的低云氣溫可能與地面氣溫相同，故無法通過成像來區(qū)分。