青藏科考

高原关键区风云气象卫星与高分卫星联合监测应用研究

文章来源 :
2022-05-24 17:02

在“西风-季风协同作用及其影响”任务“西风—季风协同作用对亚洲水塔变化的影响”专题支撑下,国家卫星气象中心通过联合多部门协同调度观测,开展了针对高原科考关键区域的风云气象卫星与高分卫星联合监测及应用研究。

风云四号静止气象卫星可实现24小时、15分钟一次的连续动态、实时监测,而高分四号卫星可对重点关注区实现50米分辨率、最多可达4小时/天的分钟级连续观测。通过将高分卫星与风云静止气象卫星的联合监测和应用,有效集合了两种卫星观测模式的空间分辨率优势和时间分辨率优势,为西方-季风协同作用影响关键区研究提供高分辨卫星数据支撑。

自2020年起,“西风—季风协同作用对亚洲水塔变化的影响”专题组成了高原关键区高分卫星联动观测组,建立了“青藏高原研究所-国家卫星气象中心-中国资源卫星应用中心-中国气象科学研究”多部门协同调度的高分卫星观测应用联动流程(图1所示)。其中青藏高原研究所提前1天通过数值预报开展高原关键区云场预报,确定24小时高原关键区云场发生发展的区域及时间,同时将观测位置及时间提交国家卫星气象中心,国家卫星气象中心提交观测申请表单给中国资源卫星应用中心开展观测,观测数据传输给国家卫星气象中心,国家卫星气象中心将获取的GF-4观测数据进行处理分析及图像制作,之后将数据和图像提供中国气象科学院开展科学研究,并将观测效果反馈青藏高原研究所,以为模式预报和评估效果改进提供参考。


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图1 多部门协同调度高分卫星观测应用联动流程


高分四号卫星观测的高原影响关键区主要包括了青藏铁路沿线、墨脱地区及喜马拉雅山脉(图2),共计实施了7次高分四号卫星成像指向控制,实现定时、定点、同步,分钟级、50米空间分辨率的高分四号卫星观测。


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图2 高分四号卫星高原观测区域示意图


 课题组研发了高分卫星高时空分辨率云图动画产品,通过图像增强和影像动态匹配技术,可以实现对流云团高时间频次的连续动态追踪(图3)。高原上空小尺度的对流云具有突发性强、历时短、易致灾的特点,GF-4号卫星云图显示的云系内中小尺度对流的云型结构清晰,细节层次分明,较为稀薄的薄云也可以较好识别出来,有效地提高了云的识别精度,对于深入了解西风-季风背景下高原地区云和水汽结构、演变以及机理的探讨有重要意义。


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图3 高分四号卫星精细化云图监测(2020年8月4日 12:16)