4月16日9時36分，我國首顆低傾角軌道降水測量衛星——風云三號G星，搭乘長征四號乙運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射。

(資料圖片)

這是繼美國、日本聯合發射專用降水測量衛星之后，國際上第三顆發射的主動降水測量衛星，全球降水星家族首添“中國造”。自此，我國成為全球唯一同時業務運行晨昏、上午、下午和傾斜四條近地軌道民用氣象衛星的國家。

風云三號G星考核壽命為6年，由中國航天科技集團有限公司第八研究院抓總研制，地面應用系統由中國氣象局負責研制建設和運行。這顆新發“降水星”有何亮點？將如何更精準地預報天氣？

對降水進行“CT”掃描

降水是水循環的重要組成部分。氣候變化背景下氣象災害頻發，對降水系統瞬時結構和全球分布特征的認識，成為防災減災、理解全球氣候變化的重要內容。

風云三號G星是我國第20顆風云氣象衛星。“風云三號G星的發射有助于發揮我國低軌氣象衛星觀測網的整體優勢，將顯著改善全球暴雨等災害早期預警能力。”中國氣象局局長陳振林說。

傳統上，降水資料的獲取主要通過雨量計、地基雷達等手段，但由于地面設備配置數量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。

“一方面地基降水測量雷達在海上有大量盲區，而海上的臺風是影響我國非常重要的天氣系統，此前我們對臺風降水的監測缺乏精確手段；另一方面則是地形的遮擋，比如在西南地區山區，大量的地形遮擋使得地面雷達也存在諸多監測盲區。”國家衛星氣象中心副主任張鵬說，衛星能夠彌補這些盲區，助力降水監測和預警。

據第八研究院風云三號G星總師錢斌介紹，風云三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達，將雷達觀測分辨率高和衛星觀測范圍廣的優勢結合起來。該星具備自上而下獲取三維結構信息的能力，就如同對大氣降水進行“CT”掃描，獲得降水精細的立體結構信息。

此外，風云三號G星Ku頻段和Ka頻段雷達同步工作，可以利用大氣中不同高度層的降水粒子對兩個頻段雷達輻射微波信號反射率不同的特性，區分雨和雪，并對降水進行精確估計。Ku頻段有利于探測強降水，Ka頻段有利于探測弱降水。兩者結合形成的雙頻探測，能夠精準感知407公里軌道高度內地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水強度變化。

首次運行于低傾角軌道

與很多低軌衛星采用太陽同步軌道不同，風云三號G星采用傾角為50度的低傾角軌道。風云氣象衛星首次運行于低傾角軌道有何原因？

“太陽同步軌道的傾角略大于90度，衛星每一圈都會經過地球南北極，其針對極區觀測效率較高，但對中低緯度地區觀測效率偏低。而風云三號G星的主要觀測對象是大多發生在中低緯度地區的降水。”錢斌說，風云三號G星采用低傾角軌道，其運動范圍集中在南北緯50度之間，能夠更高效、更精準地觀測地球降水。

但選用低傾角軌道也面臨外部熱環境變化復雜的挑戰。對于運行在這種軌道上的衛星，太陽在一段時間內會照射衛星的左側面，但過一段時間，又會照射衛星的右側面。

為確保衛星始終以同一側面面向太陽，穩定衛星的外部熱環境，航天科技工作者們為風云三號G星量身定制了一套自動掉頭工作模式。在軌運行過程中，當太陽光從軌道面的一側運動到另一側時，風云三號G星將自動旋轉，實現前后掉頭，始終以同一側面面向太陽，保障星上儀器一直處于舒適的溫度區間。

為災害性降水提供高精度觀測資料

中國氣象局副局長曹曉鐘表示，風云三號G星是我國首顆對降水進行主動測量的衛星，通過星地雷達融合應用可實現全球三維大氣、云和降水結構探測，將應用于臺風、暴雨和其他極端災害性天氣監測預報，同時在生態環境、能源、農業、健康等領域發揮作用。

在壽命周期內，風云三號G星將有效監測海上臺風內部云、雨的發展過程，為暴雨、暴雪等災害性降水提供高精度觀測資料，進一步提高全球數值天氣預報效能。

“數值預報模式對降水的預報本身就存在難點，而風云三號G星能讓降水監測精度提高一大截，這些觀測資料進入數值模式后能夠助力提升降水預報能力。”張鵬說，“在科學研究跟機理探索方面，通過衛星積累長期、大量的觀測資料，有助于我們深入研究降水發生和發展機理。”

針對我國降水氣候學特征，風云三號G星將著重開展其資料在華南和江淮暴雨監測分析及預報中的應用研究，青藏高原地區降水氣候學研究以及北方冷云降水特征機理研究。

未來6個月，風云三號G星將按照“邊測試、邊應用、邊服務”思路開展在軌測試，以充分驗證衛星平臺、載荷、星地一體化指標，并全力應對主汛期暴雨、臺風等氣象災害。

截至目前，我國共有8顆風云氣象衛星在軌運行，正持續為全球126個國家和地區提供數據產品和服務。

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