一镜到底！总设计师带你探寻万米风云奥秘

【字体：大 中 小】 2021-04-24 10:32:04   来源： 中国气象科普网  

■专家顾问：国家卫星气象中心二级研究员、风云四号光学星地面系统总设计师 陆风

用眼看，用耳听，用身体触碰，是人们感知地球四季轮转、风云变化最直观最常见的方式。

而在大气流动、风雨雷电之上，还有一双双来自卫星的“眼睛”。

它们靠复杂的电磁波谱理论和精密的遥感算法，“拨开云雾见青天”。

跟着风云四号光学星地面系统总设计师，体验风云卫星视角下的一览无余！

极光    9万～13万米高空

绚丽多彩的极光是由来自地球大气层外的高能带电粒子与高层大气中的分子和原子碰撞产生的发光发亮现象。极光发生的位置、形状和亮度等信息可以反映地磁活动状态。从地面上观测，一般只能看到局部极光图像，但从卫星上可以看到较为完整的极光卵。

极光卵以绿色表示，黑色粗圆弧代表卫星轨道。风云卫星D星监测

臭氧    2万～5万米高空

紫外辐射在高空被臭氧吸收，对大气有增温作用，同时保护了地球上的生物，使其免受远紫外辐射的伤害。

大气温湿度    1.7万米以下

人眼难以捕捉晴空大气的温湿冷暖。但是卫星可以把大气的温度和湿度测量得非常准确。在晴朗无云天气时，这些信息就能向预报员提示未来几个小时内哪些区域会发生强对流等极端天气，就像孙悟空的火眼金睛，能一眼看穿前方是否有“妖怪”。

风、雨、雷、电    1.5万米以下

2021年2号台风“舒力基”。风云卫星D星2021年4月19日拍摄

从十几公里的强对流到近千公里的台风，从“艺术云绘”冯卡门漩涡到“空中涟漪”弧状云线，通过卫星的实时视野，人类得以真正实现根据不同特征的云型来捕捉不同天气变化。不仅如此，通过观察云的动向，还能“看”到风的信息。

温室气体总量变化    1万米以下

温室气体指任何会吸收和释放红外线辐射并存在于大气中的气体，其排放一旦超出大气标准，便会造成温室效应，使全球气温上升，威胁人类生存。因此，控制温室气体排放已成为全人类面临的一个主要问题。京都议定书中规定控制二氧化碳、甲烷等6种温室气体。

二氧化碳和甲烷人眼无法看到，不过卫星有办法：这些气体吸收能量，会在特定光谱上造成能量缺失，大气中含量越多，大气传输中吸收的能量就越多，这样就可以一“碳”究竟，根据观测到能量缺失的情况推算出某个地方二氧化碳和甲烷含量的多少。

沙尘运动    地面到4000米

华北强沙尘天气  风云四号A星2021年3月28日拍摄

大气中的沙尘由沙粒、尘土等物质组成，它们会吸收和散射太阳的短波辐射及地面和云层发射的长波辐射，这就使它们有了自己独特的光谱特征。通过对比沙尘暴光谱特征与其他地物和云等光谱特征的差异，就可以对沙尘暴进行监测。

气溶胶    300～1000米

气溶胶比沙尘更难观测，因为气溶胶的信号非常弱，就反演误差而言，沙尘大概是1%，气溶胶可能达到10%以上。不过，今天，我们不仅有了国产卫星监测的气溶胶产品分布图，气溶胶监测更是进入了“连拍时代”。

雾火点    地面

如何在云图上区别雾和低云？简单来说，低云一般会出现移动变化，而雾基本是原地不动，逐渐消减；而且雾看起来更加平整，低云则能看到一些纹理。

当地面出现火点时，中红外波段的亮温将急剧变化，与周围的像元形成明显反差。正是利用这一特点，气象卫星可对林火、草原火等地面火点进行准确探测。

植被、积雪、水体    地表

秦岭之春  风云三号D星2019年4月16日拍摄

当云雪混杂时，光学仪器就会“乱花渐欲迷人眼”，判别雪的难度就会加大。而多光谱云雪动态判识方法，较好地解决了云、雪区分问题。

水体对0.4微米至2.5微米电磁波长范围的吸收作用明显强于绝大多数其他地物，其在近红外及中红外波段的反射能量很少，而植被和土壤在近红外和中红外这两个波段吸收能量较少。基于这个原理，可以比较容易地在气象卫星图像上识别水体信息。

绿色植物对可见光不同波段的反射情况不一样，基于这个原理，可通过植被在近红外、红光、绿光和蓝光波段的遥感反射率计算分析植被的长势。(作者：卢健 责任编辑：丁继武)

编辑：聂沛彬

查天气

关注“广西天气”微信公众号