你经历的所有冷,咱中国的风云卫星都拍下来了

果壳·2022-01-20 16:26
俯视皆风云,气象卫星随时告知你阴晴冷暖

“冷”无疑是寒冬腊月的主题词,北方人的感受是干冷,北风呼啸着往脸上扑打;而南方人的感受是湿冷,冻雨凄厉地敲打门窗。 

不同地方的冷可以被“看见”吗?当然可以。太空中,卫星的“千里眼”就能“遥看”冷空气。它无比宽阔的视野,可以让我们清晰直观地看到冷空气到来时的风云变幻。 

下面这些珍贵的卫星云图,就是两种风云气象卫星的太空视角。极轨气象卫星在约900千米高度,静止气象卫星在约3.6万千米高度,分别给2021年最后一次冷空气最炫丽的“自拍图像”和最灵动的“影像直播”。 

冷空气在风云气象卫星眼里长啥样?

下面几幅图是去年年底一次强冷空气呈现在卫星眼里的样子:图一是FY-3E黎明星眼里的冷空气:测风雷达显示北方渤海西部海面风速超过20米/秒,说明一股冷空气已开始大举南下。 

图一:FY-3E风场测量雷达海面风矢量监测图 

图一因为是区域图,所以分辨率显得有点低,还自带了马赛克。相比之下,在全球范围的观测中,风场在风云卫星的眼里是图二的模样,看起来就精细多了。 

图二:FY-3E星第一幅洋面风场月平均产品图像 

图三是风云三号D极轨气象卫星眼里的样子:图像显示的 条纹状云(也叫云街、水平对流卷)令人惊叹,这种云系往往是 寒冷的冷空气被吹到相对温度较高的洋面上被“加热加湿”而形成的,只有在冬季强冷空气入海时才能出现。 

图三:FY-3D气象卫星真彩色监测图 

同样是这场冷空气,在风云四号多通道扫面辐射计持续监测中是图四的样子。一幅接一幅的云图,动态直播着“大举南下”的寒流,看起来像不像李白诗里描绘的“飞流直下三千尺”? 

图四:FY-4A气象卫星真彩色监测动画图像 

显然,在卫星的眼里,静态的冷空气展现出的是一幅山水海陆白云雪山之美的山水画;动态的冷空气则充分表现了寒潮强弱、速度和行云流水之美,恰似瀑布挂前川的一场“水样流云”直播。 

从寒潮在北方动身,到跨海、翻山、越岭一路南下,风云卫星像人类妈妈关注自己孩子成长般,全方位地跟踪监测着冷空气的产生、移动、强弱、范围,随时为地球送回天气阴晴冷暖的信息。 

风云卫星怎么知道寒潮“来了”又“走了”?

风云卫星监测冷空气的本领源于它们的“千里眼”:先进的 卫星载荷观测仪器。 

目前在天上值班的有八颗中国的风云卫星。它们全年365天不眠不休,每天24小时全天候值班帮我们监测着地球和大气的各种气象信息. 

在八颗卫星携带的众多观测工具里,有几种先进的仪器可以有效监测冷空气: 

第一个是 “风场测量雷达”,能主动获取海洋表面 风速风向的信息,而且精度很高,监测冷空气跨海南下不在话下,先前的图一图二就是由它们拍摄的图片。 

“风场测量雷达”眼里的“风起云涌”的样子就像我们人体毛细血管血液的流动,它是 我国风云卫星首次主动探测“风”信息的仪器,可以说真正实现了风云卫星测“风”测“云”测“风云”的初心和夙愿。 

第二个是 “多通道扫描成像辐射仪”,它们可提供白天、夜晚、水汽分布等各种卫星云图,直观表现不同强度、范围、起源地等南下冷空气的模样,还能通过分钟级的图片合成捕捉云的运动等动态信息, 是冷空气自拍和直播的神器,先前的图三图四就是它们拍摄的静态和动态图片。 

“多通道扫描成像辐射计”就像医生常用的 “彩超”为患者拍片,用 “动态心电图仪”监测记录病人心电活动一样,它可以单幅扫描冷空气图像并在日常工作状态下连续监测冷空气的全过程并实时直播传回地面。 

医生根据“彩超和心电图”判断患者身体状况,而卫星气象科技人员则从“卫星云图”数据中诊断冷空气的强度、速度、范围等信息,为冷空气预报提供重要的科学依据。 

第三个是 “大气垂直探测仪”,它们可以监测 不同高度的温度变化信息,只要降温,在近地面就有很好的反应。 

“大气垂直探测仪”的功能和为人全身 做CT扫描的仪器“PET-CT”类似,可以为不同高度的大气进行诊断扫描,得出从地面直至对流层顶不同高度的温度降低信息。 

值得一提的是,我国是 国际上第一个把“大气垂直探测仪”和“多通道扫描成像辐射计”同时放到一颗静止卫星平台上并成功发射到3.6万千米高度静止轨道的国家。 

这些精密仪器都是“观测冷空气的佼佼者”,也是风云气象卫星这个国家重器的灵魂所在。 

图五:FY-4A气象卫星垂直探测仪不同高度层24小时变温图(摄氏度) 

图五是同一场冷空气,在卫星“PET-CT”眼里的样子。纵轴的Pressure指的是 大气压强,与海拔高度有关, 数字越小海拔高度越高,1000百帕对应的是地表,850百帕对应的是约1500米的平均海拔高度,而300百帕对应约9000米的平均海拔高度。 

冷空气来临时,不同高度会有不同程度的降温,高度越低降温幅度越大。近地面边界层的顶端大约 1500米处是很重要的高度,可以判断对流层中下层的降温幅度,并判断冷空气的强弱。 

就是风云卫星携带的这些“千里眼”仪器把 实时监测的第一手冷空气信息及时传回地面,保证了预报员对寒潮的“来”与“走”的 准确预测。 

早在1969年,周总理就号召“一定要搞我们自己的气象卫星”,自那以后的半个多世纪,中国的风云卫星从零起步,从试验到业务,从一代到二代,从跟跑到并跑到部分领跑, 已发射了19颗卫星,目前有8颗在轨运行,为世界121个国家提供监测数据和服务产品。 

每当你抬头仰望天空的时候,气象卫星都在你的头顶,正兢兢业业地拍摄着一张又一张优美且实用的云图传回地面呢! 

照片来源:国家卫星气象中心 贾煦 

本文来自微信公众号 “果壳”(ID:Guokr42),作者:曹静,36氪经授权发布。

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