编者按：11月13日至15日，2023年风云气象卫星国际用户大会在福建厦门召开，来自世界气象组织、联合国粮食及农业组织等国际组织，以及中国、也门、约旦、泰国、印度尼西亚、马尔代夫、坦桑尼亚等国家的专家学者齐聚一堂，交流分享气象卫星发展最新进展与成果，探讨气象防灾减灾与早期预警等方面的应用与举措。

凭借先进的技术、稳定的业务运行和高质量的数据产品和服务，风云气象卫星得到用户的广泛认可和好评。

风云气象卫星如何提前“感知”强对流

报告专家：

国家卫星气象中心首席科学家 李俊

气象卫星监测在短时临近预报中作用重大。以强对流天气为例，其生命史较短且具有明显突发性，监测和预报难度较大。提前几小时甚至几分钟预报出局地对流性天气，对于决策者和公众来说都至关重要。

如何在强对流发生前精准“捕捉”其踪迹？短时临近预报通常需要综合参考雷达监测、卫星云图和自动观测站等数据，天气预报员根据回波的发展形势和长期的经验积累，判断灾害性天气的强度、位置及其移动路径。地面观测因地势影响，站网分布存在盲区，往往不能监测全部区域，气象卫星以其观测范围广、干扰因素少等优势，在强对流活动监测和预报中发挥重要助力作用。

近年来，随着风云极轨气象卫星和静止气象卫星高分辨率成像和探测能力的不断发展，结合气象雷达等监测手段，通过机器学习等新技术，实现了精细的天地一体化监测数据在实时预报中的定量应用，多种实时或近实时（NRT）定量产品投入短时临近预报业务中。特别是通过静止气象卫星的多光谱高分辨率图像数据，可有效监测强对流过程在不同阶段的大气状态、云物理特性变化、降水分布、对流强度、可能影响区域等，进而助力识别对流过程的类型。

气象卫星监测对流过程通常有三个阶段，首先是对流发生前环境特征的监测，比如大气热力学和动力学特征、风场数据、大气温湿度垂直廓线监测等。通过这些基本的监测数据可判断是否有对流发生的前兆；当判定有对流发展后，将进一步挖掘更深层次的监测信息，如云状、云顶温度和高度、云层微观物理特性、闪电变化监测数据等，进而判断对流发展形势；最后一个阶段，对流过程已较为明显，进一步通过风暴监测、云层状态、降水特征、闪电发生密度等参数，判定对流的时空分布。

以长江流域一次暴雨过程为例，气象雷达在对流形成之初就捕捉到其踪迹，但当对流发展到海上监测盲区后，地面监测就无法满足实时监测的需求，卫星监测适时发挥了重要“补位”作用。在短时临近预报中，当卫星监测与雷达监测、地面及高空观测数据汇集时，更多维度的监测可助力预报员更好地了解对流过程的发生发展，明晰大气和地表因素等复杂的相互作用，助力短时临近预报更加精准。

除了提供实时监测外，卫星数据还可提供监测回看功能，展示对流活动全过程的数据变化，便于复盘总结。借助机器学习对数据的训练，目前通过卫星监测可提供长达4小时的精细化短时临近预报信息，且前两小时预报精准率较高。这些数据除了短时临近预报应用外，也在新能源开发利用领域发挥作用。

目前，卫星观测在时空分辨率方面仍存在一定的局限性，下一步，依托气象卫星高分辨率监测能力的不断提升，在对流预报特别是监测小规模恶劣天气现象中发挥更大的作用。人工智能、机器学习、大数据等新技术的进一步应用，也使得卫星数据短临定量化应用水平也进一步提高，特别是通过同化卫星高分辨率实时观测，可以提升对流尺度数值模式的预报能力。（张娟整理）

风云卫星数据在 ECMWF 的观测与同化创新

报告专家：

欧洲中期天气预报中心（ECMWF）首席科学家 尼尔斯·博尔曼

数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心技术。地面气象观测站、雷达、卫星等获取的观测数据输入数值天气预报模式并通过模式输出结果，这就是天气预报和气候预测的基础。据统计，ECMWF每天大约使用3000万条数据，2023年1月至10月，卫星数据在短期预报中的贡献率达77%。

近年来，从风云三号E星搭载的微波湿度计（MWHS-Ⅱ），到风云四号B星搭载的干涉式大气垂直探测仪（GIIRS）……这些先进仪器设备获取的数据在ECMWF数值天气预报模式资料同化中正发挥着越来越重要的作用。

风云三号E星是全球第一颗在晨昏轨道实现业务运行的民用极轨气象卫星——由于地球受到太阳照射，有一半处于白天，一半处于夜晚，这中间的分界线被称为晨昏线，风云三号E星就飞行在这条晨昏线上空。例如，它飞过中国国境的时间大约是在早上5点半左右和傍晚5点半左右，可以对黎明及傍晚时分的天气状况进行观测。

风云三号E星的运行轨道是美国和欧洲民用气象卫星尚未覆盖到的，因此发挥着尤为关键的作用。ECMWF将风云三号E星上MWHS-Ⅱ获取的数据纳入整个观测系统后，对模式结果以及温度和风的观测结果有所改善，特别是对湿度很敏感的观测资料的改进尤为明显。观测系统试验表明，风云三号多种仪器设备获取的数据资料对于ECMWF同化系统预报技巧具有显著提升作用。

除MWHS-Ⅱ外，ECMWF对风云三号E星上的微波温度计-Ⅲ型（MWTS-Ⅲ）、风场测量雷达（WindRAD）散射仪、红外高光谱大气垂直探测仪-Ⅱ型（HIRAS-Ⅱ）、全球导航卫星掩星探测仪-Ⅱ型（GNOS-Ⅱ）等仪器获取的数据进行部分初步评估。

中国气象局在提供红外高光谱数据方面发挥着先锋作用，与风云四号A星相比，风云四号B星GIIRS观测资料在光谱定标和辐射定标精度方面有了很大提升，已经在大气温湿度廓线及大气痕量气体成分反演方面取得了成功的应用，目前ECMWF和国家卫星气象中心正在稳步持续开展数值天气预报同化应用测试。

风云三号D星和E星更多仪器获取的数据正在评估中，期待未来风云三号F星和G星数据能够在ECMWF数值天气预报同化系统中发挥更好的作用。下一步，ECMWF将更密集地使用湿度敏感通道，更好地处理观测不确定性，使用以前未充分利用的光谱区域（比如可见光）数据，并开发除大气层以外的地球系统组成部分信息（比如海表温度）。（吴鹏整理）

学科交叉与数据交叉 让风云卫星“看”得更清楚

报告专家：

中国气象科学研究院研究员 房世波

将卫星观测数据与地表观测数据相结合，可以更好地监测气象灾害及其对农业的影响。

随着地面气象观测站的飞速发展，我国目前有超过5万个气象观测站，能够获得大量的逐分钟气象观测数据。自1981年以来，建设了农业气象观测站653个，用以观测获取作物产量、物候期、生物量等数据，目前已有2438个土壤水分自动站提供逐小时的土壤水分数据。

气象卫星同样发展迅速。在过去，气象卫星主要搭载可见光观测仪器，其在被云层挡住的区域内观测效果不佳。如今，气象卫星搭载的微波仪器可以不受云层的干扰，将地面“看”得更清楚。也就是说，原本卫星能看到的和我们人眼类似，以可见光为主，容易“一叶障目”；而现在，卫星微波的一些波段观测可以穿透云层。比如，当使用微波“看”植被时，可以看到植被在“胡焕庸线”两侧的变化；而如果使用可见光“看”植被，我国西南地区由于受到云层遮挡，观测结果可能就是“没有”植被，这便是云层对观测的干扰带来的错误数据。

由于作物生长对旱涝最为敏感，农业气象灾害监测主要关注干旱、涝渍和高低温。其中，使用像额温枪一样的“热红外”观测高低温，通过计算昼夜温度差可以分析含水量；使用微波和雷达遥感测量作物和土壤含水量，可以对农业干旱和涝渍灾害进行监测。

植物水分如何影响植物生长？全球气象灾害与粮食安全决策团队通过观测数据比较了解两者关系。团队使用近3000个自动气象观测站与气象卫星观测数据，开展植物生物量和植物含水量观测。在旱涝观测的过程中，需要考虑作物还没生长、部分作物生长以及大部分作物已经生长的三个阶段。同时，使用气象卫星监测土壤水分时，容易受到植物水分的影响，只有剔除植物水分的影响后才能获得更加准确的土壤水分数据。另外，团队开发了基于卫星与地面产品的高精度土壤水分融合算法，大大提高了风云卫星土壤水分产品的监测精度。目前，团队完成了全国范围内高精度田间持水量数据库构建，可以计算土壤相对湿度，从而进行高精度的干旱和涝渍灾害监测与预警。

科研结果已经应用于实际农业监测中。比如，高精度土壤水分的涝渍害监测显示，在2016年、2017年、2018年和2020年的6月至9月，涝渍害的重灾区有较大的一致性，集中分布在长江中下游、四川盆地、贵州、云南、广东、广西和黑龙江的部分地区，这些地区单次涝渍害最长持续天数大于60天。

除了卫星观测数据与地面观测数据交叉带来的成果，学科交叉也为农业气象灾害监测带来新思路。团队发现，差分干涉合成孔径雷达的相干系数与植被指数有密切相关性，可用于多云区高空间分辨率苗情监测。此外，运用卫星观测以及土壤水分观测，还可以分析非洲沙漠蝗的迁飞规律，判断其是否可以进入我国。（徐嫩羽整理）

风云卫星服务“一带一路”的广西实践

报告专家：

广西壮族自治区气象局正高级工程师 陈燕丽

广西与东盟国家陆海相连，是中国与东盟国家交流合作的前沿和重要窗口，在“一带一路”建设上具有重要地位。自治区气象局通过中国-东盟气象合作论坛，充分发挥桥梁作用，应用风云气象卫星资料为“一带一路”建设提供宏观、动态、高质量的气象服务。

在数据保障方面，风云三号卫星和风云四号卫星广西省级接收站，可接收FY-3、FY-4A、MODIS、NPP、NOAA等卫星数据，通过实时获取东南亚区域气象卫星遥感数据支撑气象防灾减灾、大宗农作物监测、生态环境监测等业务，并不断完善遥感观测质量管理体系建设。

有了稳定可靠的卫星数据，自治区气象局持续聚焦防灾减灾服务，不断拓展卫星遥感技术在气象服务中的应用。在暴雨监测预报中，利用风云气象卫星的分辨率光谱成像仪、可见光红外扫描辐射计及微波湿度计等资料，建立和完善了广西暴雨云团概念模型、暴雨监测和预报业务系统等。

2020年，自治区气象局研发“东盟国家天气监测预报业务系统”，重点关注东盟国家主要城市、港口、海上航线范围内的灾害性天气监测、预报以及气象要素无缝隙精细化预报、预报订正及服务等，强化面向东盟国家和共建“一带一路”国家的天气预报服务能力；与桂林电子科技大学合作，研发面向东盟国家的地质灾害预警系统应用示范，在国内首次开展北斗卫星和风云气象卫星两种国产卫星监测技术在地质灾害监测预警中的融合应用，实现点面结合、优势互补；对标“云+端”技术体制建设和信息系统集约化要求，开展基于气象大数据云平台的台风海洋气象预报服务系统建设，实现台风监测、查询、预报服务产品制作和预报检验等功能，为面向东盟的出海大通道保驾护航。

为了进一步拓宽遥感应用范围，在国家卫星气象中心支持下，自治区气象局利用风云三号卫星遥感数据，开展了世界主产国不同尺度甘蔗长势定量化评估、东盟地区生态环境遥感监测应用研究以及红树林生态监测等主要工作。

与此同时，自治区气象局还持续推动发展与东盟国家之间的合作交流。从2016年起，成立中国气象局东盟大气探测合作研究中心，先后接收了包括菲律宾、柬埔寨、老挝、马来西亚、泰国、新加坡、印度尼西亚、越南等8国在内的东盟国家地面数据，搭建中国与东盟各国开展大气探测系统共建、数据共享、技术交流合作平台；通过举办7届“中国气象装备与服务展”，先后前往越南、老挝、印度尼西亚等地开展技术交流；在2018-2019年，WMO北京区域培训中心（中国局气象干部培训学院）主办、自治区气象培训中心协办，连续开展了灾害性强对流天气临近预报技术、短期气候预测技术与防灾减灾应用的业务技术国际培训班，帮助来自亚洲和非洲等12个国家的技术人员，学习风云气象卫星遥感技术、数据和产品应用。（李倩整理）

（责任编辑：张林）