氣象觀測是天氣預(yù)報的基礎(chǔ)。經(jīng)過60年，尤其是改革開放30年來的努力，我國氣象觀測手段已從傳統(tǒng)的氣象觀測工具發(fā)展到使用氣象衛(wèi)星和超大型計算機，從微觀氣象研究走向宏觀氣象研究，再從宏觀氣象研究指導(dǎo)和影響微觀氣象研究，從目前氣象情況的研究推斷未來氣象發(fā)展趨勢，從長遠(yuǎn)的氣象走勢分析出發(fā)確定今后的規(guī)劃及行動。目前，我國形成了國家、省、地三級組成的衛(wèi)星遙感應(yīng)用體系，除可接收利用我國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星外，還可接收利用美國、日本、歐洲等多顆衛(wèi)星資料。
 
　　“全國風(fēng)向不定、天氣多變、可能有雨。”——這是1872年，法國人在上海建立徐家匯觀象臺后所做的天氣預(yù)報。

　　“29日08時，天安門地區(qū)天空狀況多云，氣溫16℃至17℃，相對濕度50%，風(fēng)力不大，能見度較好。”——這是2009年8月28日16時，北京市氣象臺發(fā)布的首份“國慶標(biāo)準(zhǔn)”的天氣預(yù)報。

　　天氣預(yù)報是建立在豐富而詳盡的氣象觀測基礎(chǔ)上的。舊中國的氣象觀測臺站最初都是西方傳教士、教會在租界內(nèi)建立起來的，所謂氣象臺站不過是百葉箱中簡單的水銀氣壓計、溫度計、濕度計、雨量計等等。之后雖然有了一些中國自己建的氣象觀測站點，但直至新中國成立，我國的氣象觀測狀況與半個多世紀(jì)前比起來，依然沒有多大改觀。

　　經(jīng)過60年，尤其是改革開放30年來的努力，我國的氣象觀測手段由人工氣象站發(fā)展為自動氣象遙測、新一代天氣雷達(dá)、風(fēng)廓線儀、移動應(yīng)急觀測車、風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星等等，初步建立了地基、空基和天基相結(jié)合，門類比較齊全，布局基本合理的現(xiàn)代化綜合氣象觀測系統(tǒng)。

　　地基：自動氣象站全面接管

　　8月28日16時，就在北京市氣象臺發(fā)布首份“國慶標(biāo)準(zhǔn)”天氣預(yù)報時，中國氣象局大院里，一個巨大的電子屏幕上顯示著位于該點位自動氣象站的實時觀測數(shù)據(jù)：“溫度27.4℃，濕度24%，氣壓1008.0hPa，風(fēng)向東南，風(fēng)速0.8m/s”，一兩分鐘后，濕度顯示為23%，風(fēng)速變?yōu)榱?.3m/s。

　　距這個戶外顯示屏幾步之遙的國家氣象中心大樓里，中央氣象臺首席預(yù)報員喬林，像往常一樣在值班，每一次重大活動——不論是奧運會還是神舟飛船發(fā)射，都需要他這個預(yù)報專家出馬，參與會商，提供預(yù)報意見。當(dāng)天晚上，在天安門廣場將進(jìn)行國慶60周年慶祝活動的首次現(xiàn)場演練，氣象預(yù)報是個不可缺少的角色。

　　喬林告訴記者，現(xiàn)在的天氣預(yù)報簡單來講就是以數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品為基礎(chǔ)，以Micaps(天氣預(yù)報人機交互系統(tǒng))系統(tǒng)為主要平臺，綜合應(yīng)用各種氣象信息和各種先進(jìn)技術(shù)方法加上預(yù)報員的經(jīng)驗，最后制作出來的。

　　“以前的天氣預(yù)報可不是這樣！聽老一代天氣預(yù)報員講，以前地面觀測站很少，而且大都是人工的，一天只有一兩次數(shù)據(jù)采集，可依據(jù)的資料少，更沒有利用數(shù)值模式計算得到的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，預(yù)報起來十分困難。”喬林說。

　　對于1987年參加工作的喬林來說，因為天氣狀況的實時捕捉能力增強，獲得的氣象資料更豐富多樣化，數(shù)據(jù)處理更快更方便，對天氣發(fā)生、發(fā)展和消亡的規(guī)律有了更多的認(rèn)識，同時由于數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)的迅速發(fā)展和數(shù)值預(yù)報能力的提高，天氣預(yù)報的及時性和準(zhǔn)確度也就更高了。

　　據(jù)中國氣象局綜合觀測司司長王曉云介紹，我國自20世紀(jì)80年代開始推進(jìn)地面氣象觀測自動化工作，目前，全國已建成近3萬個自動氣象站，實現(xiàn)了溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水和地溫等項目的自動化觀測，觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理、編發(fā)電碼、生成月年報表及信息傳輸?shù)然�本實現(xiàn)了自動化。此外還開展了5個國家氣象觀象臺建設(shè)試點，建成了8個海洋氣象浮標(biāo)觀測站、98個太陽輻射站、30個大氣成分站、7個大氣本底站、157個酸雨觀測站、29個沙塵暴監(jiān)測站、100個自動土壤水分觀測站和400座風(fēng)能資源觀測塔。

　　遙測：練就雷達(dá)千里眼

　　據(jù)人民網(wǎng)報道，今年國慶閱兵等許多重大活動都在室外舉行，需要氣象部門對當(dāng)天某個具體位置，比如天安門、長安街沿線的能見度、風(fēng)速風(fēng)向、云量云高、溫度和濕度等氣象要素進(jìn)行精細(xì)化預(yù)報，氣象部門面臨一個很大的挑戰(zhàn)。

　　北京市氣象局首席預(yù)報員孫繼松認(rèn)為，國慶慶典氣象服務(wù)與奧運會開閉幕式天氣預(yù)報相比，面臨新的難關(guān)：“低云、云量、能見度預(yù)報，關(guān)系到閱兵效果，需要作出準(zhǔn)確預(yù)報。但以往對低云我們幾乎不做預(yù)報，這對氣象部門是一個新課題。另外，10月北京進(jìn)入初秋，容易出現(xiàn)低能見度天氣，國慶氣象服務(wù)對能見度預(yù)報的精確度提出了很高要求，我們目前還有差距。”

　　另據(jù)記者了解，氣象部門還將借鑒奧運會、殘奧會開閉幕式人工影響天氣保障服務(wù)的成功經(jīng)驗，做好人工消減雨準(zhǔn)備工作。

　　然而，不論是局地災(zāi)害性天氣警戒，還是人工影響天氣作業(yè)，甚或沿海臺風(fēng)路徑預(yù)報等，都需要天氣雷達(dá)的實時監(jiān)測。這種地基遙測遙感業(yè)務(wù)能力，也在近30年中有了長足的提升。

　　王曉云介紹說，我國天氣雷達(dá)建設(shè)從二十世紀(jì)六七十年代開始起步，經(jīng)歷了模擬天氣雷達(dá)、數(shù)字天氣雷達(dá)到多普勒天氣雷達(dá)三個發(fā)展階段，現(xiàn)已建成了以多普勒天氣雷達(dá)為主、數(shù)字化天氣雷達(dá)為補充的全國天氣雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)，監(jiān)測能力和范圍已躋身于世界先進(jìn)行列。

　　在80年代初，我國就形成由51部各種型號雷達(dá)組成的天氣雷達(dá)觀測網(wǎng)，在局地災(zāi)害性天氣警戒、沿海臺風(fēng)聯(lián)防和人工影響天氣作業(yè)等方面發(fā)揮了積極作用；在1990年，建成了由55部S波段和C波段數(shù)字化天氣雷達(dá)組成的全國天氣雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)，并開展了區(qū)域聯(lián)防和數(shù)字拼圖，在災(zāi)害性天氣預(yù)警、短時預(yù)報和雷達(dá)定量估測降水方面取得了長足進(jìn)展；20世紀(jì)末，隨著國際天氣雷達(dá)技術(shù)發(fā)展和國家需求的增長，針對氣象預(yù)測預(yù)報和氣象預(yù)警服務(wù)對天氣雷達(dá)監(jiān)測提出的新需求，確定了發(fā)展多普勒天氣雷達(dá)的思路，制定了《我國新一代天氣雷達(dá)發(fā)展規(guī)劃》。

　　經(jīng)過十年多的建設(shè)和發(fā)展，現(xiàn)已初步建成了由146部新一代天氣雷達(dá)和50多部數(shù)字化雷達(dá)構(gòu)成的、覆蓋全國重點地區(qū)的全國新一代天氣雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)。與此同時，還開展了雙線偏振、相控陣、多基地、多波長等先進(jìn)雷達(dá)探測技術(shù)和裝備的研發(fā)與探索，為未來發(fā)展天氣雷達(dá)綜合探測業(yè)務(wù)奠定了良好基礎(chǔ)。

　　1989 年，中國氣象科學(xué)研究院和航天科工集團(tuán)第二研究院二十三所研制成功首臺對流層風(fēng)廓線雷達(dá)，并投入科研試用。隨后，一些研究單位和企業(yè)相繼研制成功了平流層風(fēng)廓線雷達(dá)、邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)，先后投入科學(xué)試驗和業(yè)務(wù)試用。

　　為適應(yīng)國家公共安全對雷電監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報的需求，從2005年起積極推進(jìn)全國雷電監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)，現(xiàn)已建成由全國31個省級地閃監(jiān)測系統(tǒng)、325個雷電監(jiān)測站以及上海、北京、武漢總閃雷電監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成的全國雷電綜合監(jiān)測網(wǎng)，提高了對雷電災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警能力和氣象服務(wù)水平。

　　空基：氣球與民航齊飛

　　據(jù)中國氣象局網(wǎng)站消息，圍繞10月1日慶祝活動、天安門地區(qū)演練及彩排等重要活動，中國氣象局已經(jīng)確定了北京、河北、山西和內(nèi)蒙古等地的6個加密探空站。

　　針對“十一”當(dāng)天的天氣狀況，氣象部門將提前15天開展?jié)L動預(yù)報，為有關(guān)單位提供決策服務(wù)材料；從9月28日開始，北京市氣象局與中央氣象臺將每天進(jìn)行視頻聯(lián)合會商；氣象衛(wèi)星將實行雙星加密觀測，北京及周邊6部天氣雷達(dá)、6部探空雷達(dá)也將進(jìn)行加密觀測。

　　據(jù)了解，為滿足世界氣象組織和探空技術(shù)發(fā)展的需求，進(jìn)一步提高我國高空探測的能力，加快新一代高空探測系統(tǒng)的研制，1996年中國氣象局制定了《我國探空系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃(1996—2010年)》，明確了我國新一代探空系統(tǒng)的發(fā)展重點是L波段電子探空儀和二次測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)，未來目標(biāo)是GPS探空系統(tǒng)。目前，在全國120個探空站中，已有91個探空站建成了L波段二次測風(fēng)雷達(dá)—電子探空儀系統(tǒng)；此外還開展了國產(chǎn)GPS探空系統(tǒng)的研制，目前正在進(jìn)行對比實驗。

　　王曉云說，為彌補我國氣球探空網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，中國氣象局積極推進(jìn)飛機氣象資料下傳(AMDAR)及共享工作，從2003年開始，中國氣象局與中國民航合作，共同開展了AMDAR試驗，2004年雙方簽署了飛機氣象觀測資料的傳輸協(xié)議，目前每天大約有9000份左右的AMDAR資料進(jìn)入氣象數(shù)據(jù)庫，并在數(shù)值預(yù)報資料同化等方面得到應(yīng)用。

　　天基：“風(fēng)云”織就天網(wǎng)

　　在國家氣象中心大樓后面，一座正在進(jìn)行外墻加固維修的辦公樓內(nèi)依然人頭攢動，樓頂上形狀各樣的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收天線提示——這是國家衛(wèi)星氣象中心。

　　董超華已經(jīng)在這里工作了30多年。1969年，剛從南京氣象學(xué)院畢業(yè)就被分配到這里，參與籌建衛(wèi)星氣象中心。這項工作是按照1969年周總理的“搞我國自己的氣象衛(wèi)星”指示而啟動的。

　　董超華在這里度過了一生中最美好的歲月，見證和參與了我國衛(wèi)星氣象事業(yè)從創(chuàng)建、發(fā)展到壯大全過程。她也從一名技術(shù)人員，成為國家衛(wèi)星氣象中心主任，主持全面工作，現(xiàn)在她是我國風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)工程項目總設(shè)計師。

　　三十多年來，每一次氣象衛(wèi)星發(fā)射，都成為董超華人生經(jīng)歷中不可磨滅的閃光印記。

　　1988年9月7日及1990年9月3日，我國先后發(fā)射兩顆自行研制的風(fēng)云一號極軌氣象試驗應(yīng)用衛(wèi)星，標(biāo)志著我國已成為能夠自行研制和發(fā)射氣象衛(wèi)星的國家。

　　1999年5月10日和2002年5月15日，我國分別成功發(fā)射風(fēng)云一號C星和D星，實現(xiàn)了極軌氣象衛(wèi)星從試驗應(yīng)用型向業(yè)務(wù)服務(wù)型的轉(zhuǎn)變。

　　1997年6月10日及2000年6月25日，我國分別成功發(fā)射兩顆風(fēng)云二號靜止氣象試驗衛(wèi)星，標(biāo)志著我國已成為能夠自行研制和發(fā)射極軌和靜止兩個系列氣象衛(wèi)星的國家。

　　2004年10月19日、2006年12月8日和2008年12月23日，我國分別成功發(fā)射風(fēng)云二號C星、D星和E星，實現(xiàn)了靜止氣象衛(wèi)星“雙星運行、在軌備份”。

　　2008年5月27日，我國新一代極軌氣象衛(wèi)星系列的首發(fā)星A星成功發(fā)射。風(fēng)云三號A星具有全球、全天候、三維、定量、多光譜遙感監(jiān)測能力，實現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星從單一遙感成像到地球環(huán)境綜合探測、從光學(xué)遙感到微波遙感、從公里級分辨率到百米級分辨率、從國內(nèi)接收到極地接收的四大技術(shù)突破。風(fēng)云三號A星的發(fā)射與應(yīng)用，標(biāo)志著中國氣象衛(wèi)星及應(yīng)用步入一個嶄新的歷史階段。

　　“我國衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收和應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)更是自主創(chuàng)新的體現(xiàn)。”董超華回憶說，在我國氣象衛(wèi)星成功發(fā)射以前，已開始了針對國外氣象衛(wèi)星的接收應(yīng)用工作，并著手準(zhǔn)備針對我國自行研制的氣象衛(wèi)星的接收和應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)工作。隨著我國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星的成功發(fā)射，對地面應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了全新的設(shè)計和建設(shè)。為滿足不斷發(fā)展的需要，地面應(yīng)用系統(tǒng)又需做相應(yīng)的技術(shù)升級改造和功能擴充。

　　經(jīng)過三十多年的發(fā)展，目前，我國氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)形成了以國家衛(wèi)星氣象中心和北京、廣州、烏魯木齊、佳木斯和北極基律納5個衛(wèi)星地面站為主體，同時還包括31個省級衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心和2500多個衛(wèi)星資料接收利用站，形成了國家、省、地三級組成的衛(wèi)星遙感應(yīng)用體系，除可接收利用我國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星外，還可接收利用美國、日本、歐洲等多顆衛(wèi)星資料。

　　截至2008年年底，我國已成功發(fā)射了10顆氣象衛(wèi)星，其中，極軌5顆靜止5顆。目前，風(fēng)云一號D星、風(fēng)云二號C星、D星、E星和風(fēng)云三號A星均在軌穩(wěn)定運行，并提供業(yè)務(wù)應(yīng)用和服務(wù)。我國已成為國際上同時擁有靜止和極軌兩個系列業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星的三個國家或區(qū)域組織之一，我國的氣象衛(wèi)星已是世界氣象組織(WMO)全球天基觀測網(wǎng)重要成員，可為我國及世界各國防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化和保障人民安全福祉提供豐富的衛(wèi)星資料和遙感服務(wù)產(chǎn)品。

　　名詞解釋

　　靜止氣象衛(wèi)星

　　靜止氣象衛(wèi)星距地約36000公里高度，與地球自轉(zhuǎn)同步，高頻次俯瞰地球三分之一表面，動態(tài)監(jiān)測日—地系統(tǒng)變化，具有極高的觀測優(yōu)勢。作為對地表、大氣、空間進(jìn)行遙感探測的重要工具，對提高天氣、氣候預(yù)報的準(zhǔn)確率和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

　　靜止氣象衛(wèi)星獲取的可見光圖像，目前仍然是天氣分析和預(yù)報的重要依據(jù)。云圖上云團(tuán)、云系的變化和運動是大氣環(huán)流以及大氣和地面相互作用過程的直觀反映，仔細(xì)分析不同時段云系特征，可以清晰了解大氣中多種尺度天氣系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展過程，從而摸索規(guī)律、探尋機理。

　　“風(fēng)云二號”C星定位于東經(jīng)105°赤道上空，可以提供以我國中部地區(qū)為中心的地球三分之一范圍內(nèi)的云圖資料，這一位置對我國天氣預(yù)報具有特殊意義。從西伯利亞南下的冷空氣，青藏高原東移的天氣系統(tǒng)以及印度洋北上的暖濕氣流，都在“風(fēng)云二號”C星的監(jiān)測范圍內(nèi)，這大大增強了實時監(jiān)測我國上游地區(qū)天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的能力。印度洋上空幾乎沒有島嶼，氣象觀測資料十分缺乏，印度洋上的衛(wèi)星云跡風(fēng)資料是對這個地區(qū)進(jìn)行天氣分析的基本資料。另外，“風(fēng)云二號”C星允許加長“探測駐留”時間，有利于提高輻射分辨率和空間分辨率。

　　極軌氣象衛(wèi)星

　　極軌氣象衛(wèi)星也叫太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，其軌道在地球上空800—1000公里之間，圍繞地球南北兩極運行，運行周期約115分鐘，我國的風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星就是極軌氣象衛(wèi)星。其優(yōu)點是覆蓋全球，觀測領(lǐng)域廣闊。

　　風(fēng)云三號衛(wèi)星是我國新一代極軌太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，質(zhì)量為2298.5千克，采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方式。它是瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)技術(shù)水平而設(shè)計的衛(wèi)星，技術(shù)含量高、系統(tǒng)復(fù)雜、研制難度大，是國內(nèi)目前投資最大、功能最強的對地觀測衛(wèi)星。風(fēng)云三號安裝有可見光紅外掃描輻射儀、紅外分光計、微波溫度計、微波成像儀等10余種具有國際先進(jìn)水平的探測儀器，探測性能比僅有可見光一種手段的第一代極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號有質(zhì)的提高，可在全球范圍內(nèi)實施三維、全天候、多光譜、定量探測，獲取地表、海洋及空間環(huán)境等參數(shù)，實現(xiàn)中期數(shù)值預(yù)報。風(fēng)云三號一幀掃描的幅寬高達(dá)數(shù)千公里，而在這樣一幅巨大的照片上，地面分辨率達(dá)到百米量級。星上儀器最高探測靈敏度達(dá)到0.1K，這意味著在距地面807公里高空的衛(wèi)星，對地表溫度0.1攝氏度的微小變化都可以準(zhǔn)確感覺到。衛(wèi)星每101分鐘繞地飛行一圈，每圈都經(jīng)過兩極。通過在北極附近向瑞典租用的地面站，可使衛(wèi)星至少每101分鐘就向地面?zhèn)骰匾淮螖?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性大大提高。(游雪晴)