风云卫星如何监测风云变化？全球气候变化，气象卫星是怎么察觉到的？随着气象卫星观测范围及观测精度的提高，气象卫星资料是怎样助力天气预报准确率进一步提高的呢？本文将为您一一揭晓答案。

席地便可观天

在不同年代，云在人们心里有着不同的形象，只因各个时期我们对云的观察视角不同。

在古代，人类的视角为“明月出天山，苍茫云海间”。到了近代，飞机的出现使人们可以身处云中，近距离“了解”云。而至现代，气象卫星则像是“天空之眼”，它如同悬在太空的“CT机”，从不同高度扫描地球大气，不仅可以“看”到我们所能见到的云的形态，还能通过众多的光谱通道探测到人类肉眼所看不到的云的特征，如云的高度和温度、由云的运动特征推导风的信息，甚至可以穿透云层看到土壤、海洋、冰雪、海冰等。

卫星观测助力天气预报

如果把天气预报比作一场“推理解谜游戏”，数值天气预报模式就是我们的“超级大脑”。它本质上是一组描述大气运动的数学微分方程组，涵盖温度、气压、湿度、风速等关键变量，通过超级计算机求解这些方程，推演出未来大气的运动轨迹。

气象卫星就是我们发现线索的“眼睛”，持续收集全球大气运动的蛛丝马迹。这些多源观测数据通过“数据同化”这个关键环节，转化为数值模式的初始条件——就像神经元将感官信息传递至大脑，数据同化技术会将离散的观测数据转化为协调统一的三维大气初始场。

因此，气象卫星的观测精度直接影响初始场的质量，从而间接影响天气预报的准确性。作为覆盖范围最广的观测手段，卫星数据在海洋、极地等无人区的观测中具有不可替代性。当这些“眼睛”捕捉的线索越精准，数值模式这个“超级大脑”的推算就会越接近真实的大气演变，从而最终实现提升天气预报的准确率。

监测强降水活动

气象卫星研制之初，就已经赋予了它“太空哨兵”的使命。如超强台风、强降水等来临时，地面观测偶尔会发生设备损坏或数据传输受阻等情况，此时气象卫星则会成为灾害监测与预警的首要甚至唯一手段，协助决策部门发布预警信息、安排救援工作等。

1969年1月，我国长江、黄河流域发生了严重的冰凌灾害，由于那时我们还没有国产气象卫星，无法获取灾害地区的具体情况，反倒是美国气象卫星监测到了这一灾害天气，当时周恩来总理便高瞻远瞩地提出“要搞我们自己的气象卫星”，由此拉开了我国气象卫星研制的序幕。

由气象卫星获取的可见光云图通过捕捉云顶反射的太阳光，可以清晰地看到云顶的纹理变化。譬如，发展成熟的暴雨云团顶部往往呈现“菜花状”或“花椰菜状”凹凸结构。它还可以使我们最直观地看到云的特征，如云的纹理、面积，并进一步获取关于云的高度和厚度等相关信息。

由于可见光监测依赖于可见光通道，因此在夜间的探测能力很弱，而其他波段的探测可以弥补这一缺陷。如，红外增强云图是气象卫星通过红外波段观测地球辐射，经过温度分层增强处理生成的图像，其主要捕捉云顶温度的差异。通常来说，云顶温度越低，云顶高度越高，强对流或暴雨发展的强度就越强。通过叠加不同高度层水汽图像（水汽通道的波段范围为6.25～7.42微米），就可以捕捉到暴雨水汽的来源与多少，从而协助判断暴雨的持续时间和强度。

除此之外，风云系列最新一代的气象卫星风云三号G星已经实现了对低纬度地区降水的三维立体探测，这对于了解降水垂直结构具有重要意义。

风云三号G星实现对降水的三维探测

在寒潮天气监测中的作用

通过大气运动，冷空气从西伯利亚地区进入中国境内，引发我国常见的寒潮天气。气象卫星凭借其覆盖全球的观测能力，成为监测寒潮活动的关键技术手段之一。它不仅可以通过监测不同高度的云顶温度判断冷空气的强弱，还可以结合多个通道的合成图判断发生降温天气的区域、面积和强度等。风云系列卫星利用其高时空分辨率和全面的观测，实现了对造成寒潮天气的主要天气系统——冷锋云系的判断和追踪，大大地提高了寒潮预警的时空准确性。

卫星观测风与沙尘天气

除了温度场与降水，气象卫星还可以通过追踪云系运动，或通过卫星搭载的WindRAD（风场测量雷达）等载荷，实现对动力场，也就是对风的探测。卫星对风的探测对我们了解一些高影响天气具有重要意义，如通过结合不同通道的可见光云图，我们可以判断沙尘天气的发生源地与强度等。

卫星观测助力了解全球气候变化

当前，气候变化备受关注。许多受气候变化影响明显的敏感区位于极地、高原等观测较少的地区，而气象卫星可以实现全球连续观测，可直接或间接观测到亮温变化（通过卫星遥感测量的目标物体或大气层在特定波段上的辐射强度变化，反映温度、发射率及大气条件的综合影响）、海温变化、臭氧变化、冰川消融、植被颜色变化、海冰变化等气候变化现象，因此其在气候研究领域具有不可或缺的作用。

风云系列卫星风云三号E星对洋面风的全球观测

从仰望“苍茫云海”到“苍穹之眸”俯瞰，气象卫星通过多维度、多波段的探测技术，编织起一张覆盖全球的观测网，为天气预报和气候变化研究提供了不可替代的数据支撑，也让我们在面临气象灾害时，多了一份底气。