風雲三號氣象衛星

2008年5月27日11時02分，中國首顆新一代極軌氣象衛星風雲三號在太原衛星發射中心發射升空。這顆裝載10餘種先進探測儀器的衛星升空后，將使中國氣象觀測能力得到質的飛躍。

2010年11月5日2時37分，中國在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將中國第二顆“風雲三號”氣象衛星送入太空。

2013年9月23日上午11時07分14秒，風雲三號03號衛星搭乘長征四號丙運載火箭騰空而起，直衝九霄。風雲三號03星經過在軌測試后，將投入業務運行，並接替A星作為我國太陽同步軌道天基氣象觀測的主業務衛星，與風雲三號B星共同組網進一步強化中國極軌氣象衛星上、下午星組網觀測的業務布局，中國全球觀測數據的時間解析度將從12小時提到6小時。

2021年7月5日7時28分，我國在酒泉衛星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將風雲三號05星送入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。

“風雲三號”裝載的探測儀器有：10通道掃描輻射計、20通道紅外分光計、20通道中解析度成像光譜儀、臭氧垂直探測儀、臭氧總量探測儀、太陽輻照度監測儀、4通道微波溫度探測輻射計、5通道微波濕度計、微波成像儀、地球輻射探測儀和空間環境監測器。

“風雲三號”配置的有效載荷多，研製起點高，技術難度大，衛星總體性能將接近或達到歐洲正在研製的METOP和美國即將研製的NPP極軌氣象衛星水平。“風雲三號”衛星研製成功將使中國在極軌氣象衛星領域更進一步縮小與美國、歐洲等發達國家的差距，接近或趕上其發展水平，增強中國參與國際合作和國際競爭的能力。

風雲三號氣象衛星繞地示意圖

衛星的主要任務是：

天氣預報

特別是中期數值天氣預報，提供全球的溫、濕、雲輻射等氣象參數；

監測

監測大範圍自然災害和生態環境。

研究全球環境變化

探索全球氣候變化規律，並為氣候診斷和預測提供所需的地球物理參數；

為軍事氣象和航空，航海等專業氣象服務

它可以提供全球及地區的氣象信息。

新一代的極軌氣象衛星“風雲三號”經過8年研製，在2008年5月27日11時2分29秒於太原衛星發射中心，由長征四號運載火箭成功送入太空，標誌著中國氣象衛星和衛星氣象事業發展進入了新的歷史階段。

“風雲三號”裝載的探測儀器有：10通道掃描輻射計、20通道紅外分光計、20通道中解析度成像光譜儀、臭氧垂直探測儀、臭氧總量探測儀、太陽輻照度監測儀、4通道微波溫度探測輻射計、5通道微波濕度計、微波成像儀、地球輻射探測儀和空間環境監測器。

“風雲三號”配置的有效載荷多，研製起點高，技術難度大，衛星總體性能將接近或達到歐洲正在研製的METOP和美國即將研製的NPP極軌氣象衛星水平。“風雲三號”衛星研製成功將使中國在極軌氣象衛星領域更進一步縮小與美國、歐洲等發達國家的差距，接近或趕上其發展水平，增強中國參與國際合作和國際競爭的能力。它實現了我國氣象衛星從單一遙感成像到地球環境綜合探測、從光學遙感到微波遙感、從千米級解析度到百米級解析度、時間周期為每天，從國內接收到極地接收等衛星技術的“四大突破”。風雲三號衛星主要用於有關大霧、冰凌、積雪覆蓋、水情、火情等方面的監測服務 。

1、為中期數值天氣預報提供全球均勻解析度的氣象參數。

2、研究全球變化包括氣候變化規律，為氣候預測提供各種氣象及地球物理參數。

3、監測大範圍自然災害和地表生態環境。

4、為各種專業活動(航空、航海等)提供全球任一地區的氣象信息，為軍事氣象保障服務。

數據傳輸採用3個通道。第一個是L波段實時數據(HRPT) 傳輸通道，1698-1710MHz，碼速率為4.2Mbps(RS編碼后)，作除中解析度光譜成像儀以外的所有探測數據的實時傳輸，全球範圍內發送。第二個是X波段實時數據(MPT)傳輸通道，7750-7850MHz, 碼速率為18.7Mbps(RS編碼后)，進行中解析度光譜成像儀數據的實時傳輸。第三個是X波段延時數據 (DPT) 傳輸通道，8025～8400MHz，碼速率為93Mbps(RS編碼后)，進行星上存儲延時回放數據的傳輸。在數據傳輸中，格式標準為CCSDS推薦的AOS標準，將與美國和歐洲的下一代氣象衛星的數傳數據格式一致。

星上存儲回放的數據分為兩類，一類為全球覆蓋，每天有白天和夜晚兩個時次，此類資料有除中解析度成像光譜儀外所有探測器原解析度的資料，包含掃描輻射計10通道1.1公里解析度原始數據。另一類數據是地球任選地區的中解析度光譜成像儀局地資料。 

技術參數參見下圖1、圖2、圖3。

圖1

圖2

圖3

風雲三號氣象衛星拍攝的氣象圖

風雲3號衛星的研製工作已經進行多年，大家稱它為“奧運星”，只是恰逢2008年北京奧運會之前發射，它將在奧運期間，和風雲二號氣象衛星一起，共同為奧運會提供氣象保障服務。風雲3號01星的發射準備工作進行順利，進場測試情況良好。中國氣象局國家衛星氣象中心負責的地面應用系統工程建設，包括資料接收、處理、產品生成和分發等，風雲3號於2008年下半年發射成功。

風雲三號是新一代極軌衛星，其主要特點應該從三方面來講。

將實現對大氣的三維探測

因為衛星上攜帶有先進的微波探測儀器和紅外垂直探測儀，不光可以了解雲和大氣的表面特性，而且可以了解大氣溫度濕度的垂直結構分佈，這對天氣預報特別是對數值預報有十分關鍵的作用。

實現全球高解析度觀測

對全球氣候和自然災害監測有重要價值。風雲三號衛星有很強的的星上存儲能力，可以存儲全球觀測到的數據。同時，中國氣象局已經和瑞典進行合作，在北極地區建立了數據接收業務，可以獲取全球觀測資料，並傳輸到北京。

實現了全天候和全天時工作

風雲三號衛星不受白天和黑夜的限制，也不受各種天氣狀況的影響，可以在各種條件下工作，提供24小時的觀測服務。這對遙感科技工作而言，是一個福音。

多項第一

風雲三號氣象衛星

2000年9月，國家批准風雲三號衛星立項。風雲三號衛星是中國自主研製並達到國際先進水平的新一代極軌氣象衛星，它創造了諸多第一。

星載有效載荷數量第一：它採用新型衛星平台，裝載著11台高性能的有效載荷探測儀器，在國內衛星上是首次。

單機活動部件數量第一：它的20台單機有活動部件35個，是國內衛星活動部件最多的。

氣象衛星觀測功能第一：它的遙感儀器觀測譜段從真空紫外線、紫外線、可見光線、紅外線一直到微波頻段樣樣齊全，既有光學遙感，又有微波遙感，能實現全天候、全天時、多光譜、三維、定量探測，與歐美新一代氣象衛星處於同一發展水平。

報道說，風雲三號衛星發射成功后，最長3周后就可完全投入使用，它不僅為北京奧運會提供更加精細化的氣象服務，還將使中國的中期數字化氣象預報成為可能。

FY -3( 01 批) 氣象衛星載有 8 種遙感器，各有其獨特的作用，同時又能相互補充，結合起來應用，我們首先分析各遙感器的作用，並與 NOAA 衛星相應的遙感器的性能進行對比分析。

可見光紅外掃描輻射計

這一遙感器是由 FY -1 繼承下來的，仍具有10個通道，但對 1 個通道的光譜範圍作了調整 , 即將0. 94μ m 通道調整為1.325～1.395μm。無論在 FY-3 還是在 NOAA 衛星中，掃描輻射計都是一個最重要的基本的探測器，用它的資料可生成各種雲圖 、雲參數、海面溫度、植被指數、射出長波輻射、積雪、海冰、氣溶膠、地面反照率等一系列產品，還可進行多種自然災害和生態環境監測 。然而，NOAA衛星的掃描輻射計 AVH RR 只有5個通道，對於捲雲和雲的相態的判識、積雪和低雲的判識等都有一定的困難，而這些參數對於天氣預報、氣候預測和軍事氣象等方面又是非常重要的，FY-1C/D 和 FY-3 所增加的5個通道將主要用於這一方面問題的解決，同時可用於全球海洋水色監測。在可見光和近紅外波段 , 積雪和低雲的反射率都很高，而其熱紅外通道的表面亮溫值也相差不大，因而很難區別 。然而1.55～1.64μ m 通道對於積雪的反射率卻很低，用其很容易將積雪和低雲區別。增加這一通道還有利於捲雲判識和土壤溫度的監測 。

1.325～1.395μm 通道處於水汽吸收帶 , 在此通道水雲的反射率大大降低 ,而冰雲的反射率較高，這與 1.55 ～1.64μm 通道的狀況恰恰相反，因而對比此二通道反射率可進行捲雲的判識，這是在FY-3中安排的一個新的通道。

紅外分光計和微波輻射計

FY-3上的紅外分光計和微波溫度探測輻射計與NOAA衛星上的紅外分光計HIRS和微波輻射計MSU在性能上很接近，主要用於探測大氣溫度和濕度廓線，還可以用以反演射出長波輻射、臭氧總含量、雲量、雲頂溫度和高度、洋麵溫度、陸地表面溫度、冰雪覆蓋和降水率等。

NOAA 衛星的 HIRS 有 20 個通道，FY-3的紅外分光計有26個通道，性能大體一致，所增加的 6個通道中有 5 個通道中波長位於0.885μm、0.94μ m、1.24μ m、和1.64μm，可增強雲相態、積雪 、低層水汽 、植被指數、氣溶膠的探測能力，還有一通道位於 4.19μm，在 CO2 吸收帶，用於測量大氣 CO2含量。FY-3的微波溫度探測輻射計有4個通道，性能與 NOAA 衛星中的MSU大體一致。FY-3中的微波濕度探測輻射計屬於新一代的微波遙感器，性能與NOAA-15中首次裝載的微波濕度計(AMSU-B)大體相當，技術先進，將大大增強水汽、雲水含量和降水的探測能力，特別是將空間解析度提高到15km 左右，將能有效對颱風、暴雨等強對流天氣進行監測。

臭氧和地球輻射收支探測器

FY -3 上的臭氧和地球輻射收支探測器與美國 NOAA 衛星等上的同類儀器在性能上基本相同，只是根據我國技術條件作了一些適應性修改。FY-3 該組探測器共有4個，可同時探測臭氧含量的垂直分佈和總量的空間分佈，探測太陽輻射和寬窄兩種視場的地球輻射，因而對這兩個重要氣象參數的探測功能是很完整的。

微波成像儀

NOAA 衛星中沒有裝載微波成像儀 , 而美國國防氣象衛星( DMSP) 1987 年起載有微波成像儀SSM/I，它在 19.35、37.0、85. 5GHz 具有雙極化通道 ,在 22. 235GH z 具有垂直極化通道。通過這些通道探測大氣和地球表面放射和反射的微波輻射，可反演出洋麵風速、洋麵溫度、土壤濕度、雲中液態水含量、降水強度、水汽含量、海冰和積雪等氣象和地球物理參數。

FY-3 的微波成像儀的性能與 SSM/I 比較接近，都是採用圓錐掃描，地面解析度略高於 SSM/I，主要區別是增加了10.65 和 150GHz 雙極化通道(150GHz 為試驗通道)，因此增強了洋麵風速、土壤濕度、洋麵溫度、降水等的探測能力。 

中解析度成像光譜儀

中解析度成像光譜儀是新的一代氣象和地球環境探測衛星中的一種主要遙感器，具有非常先進的技術，它在可見光、近紅外、短波紅外和熱紅外波段設幾十個通道，光譜解析度大大提高，具有雲、地表、海表和大氣多種參數的綜合探測能力。典型儀器是美國 EOS 中裝載的 MODIS，它具有 36 個通道。在可見光至短波紅外波段有 20 個通道，其中兩個通道星下點解析度具有 250m，其中心波長與NOAA 衛星中 AVHRR 的第1、2 通道相當，另有 5個通道星下點解析度為 500m，因而大大提高了對自然災害和生態環境的監測能力；在星下點解析度1000m 的通道中，有 9 個海洋水色通道，具有美國專用的海洋水色衛星中海洋水色探測儀 Seaw ifs 同樣的探測能力，它還有 3 個低層水汽探測通道， 利用0.94μm 水汽吸收帶對太陽光的吸收探測大氣低層水汽，此外還有1個中心波長在 1.375μ m 的捲雲探測通道。在熱紅外波段有 16 個通道主要用於陸地和海表溫度、雲參數、大氣溫濕廓線、臭氧含量等的探測，具有 NOAA 衛星中掃描輻射計紅外通道的探測能力，同時還具有紅外分光計 H IRS 的一定的探測能力，然而卻將其空間解析度由17km 提高到1km。

FY-3 (01批) 的中解析度成像光譜儀具有20個通道,其中 19 個處於可見光、近紅外和短波紅外波段，其通道的設置基本上與 EOS 中的 MODIS 一致，所不同的是減掉了 1.240、1.375μm 兩個通道，原因是前者探測器靈敏度太低，後者因為在掃描輻射計中已具有此通道，同時增加了一個 0.94μ m 水汽吸收帶通道。然而在熱紅外光譜區，MODIS 的16 個通道所具有的性能我國技術水平還難於達到，因此留在 FY-3 的 02 批衛星中再補上這一

光譜區的通道,即分階段實現。為了使 FY-3 現在的中解析度成像光譜儀加強對地表特性的監測能力，我們將250m 空間解析度的通道增加到5個，其中包含一個10.5 ～ 12.5μm 熱紅外窗區通道，這也是一個特色 。

FY-3 中解析度成像光譜儀與 MODIS 還有一個差別是掃描範圍較大，具有 ±55.4°，和掃描輻射計一致。 

風雲三號氣象衛星

“ 風雲三號”衛星質量為2298.5千克，將採用三軸穩定姿態控制方式。它是瞄準國際先進技術水平而設計的衛星，技術含量高、系統複雜、研製難度大，是國內投資最大、功能最強的對地觀測衛星。風雲三號衛星裝載有掃描輻射計、紅外分光計、微波溫度計、微波濕度計、中解析度光譜成像儀、微波成像儀、紫外臭氧總量探測儀、紫外臭氧垂直探測儀、地球輻射探測儀、太陽輻射監測儀和空間環境監測儀等11台有效載荷。

首顆發射

2008年5月27日11時02分，中國首顆新一代極軌氣象衛星風雲三號在太原衛星發射中心用中國自行研究的“長征四號丙”運載火箭發射升空。這顆裝載10餘種先進探測儀器的衛星升空后，將使中國氣象觀測能力得到質的飛躍。

第二顆

2010年11月5日，中國“風雲三號”第二顆氣象衛星成功發射。這是中國首次發射極軌氣象衛星下午星，它將和“風雲三號”A星組成上下午雙星同時在軌運行的格局。

發射成功

2010年11月5日凌晨，“長征四號丙”運載火箭在太原衛星發射中心，把第二顆“風雲三號”氣象衛星送入預定軌道。這顆衛星將與第一顆“風雲三號”組網運行，由原來的一天全球掃描2次變為4次，從而提高對颱風、雷暴等災害性天氣的的觀測能力。據悉，“長征四號丙”運載火箭和“風雲三號”氣象衛星均為上海航天技術研究院總研製。據了解，除了天氣預報外，“風雲三號”B星還有監測乾旱、水災、沙塵暴等自然災害和生態環境、全球冰雪覆蓋和臭氧分佈以及區域空氣質量的能力，甚至還能對全球糧食產量進行預估。

根據計劃，中國將在未來10年發射14顆氣象衛星。

第三顆

風雲三號氣象衛星發射成功

北京時間2013年9月23日11時許，中國在太原衛星發射中心用“長征四號丙”運載火箭，將第三顆“風雲三號”氣象衛星成功發射升空，衛星順利進入預定軌道。

中國第三顆“風雲三號”氣象衛星將與正在軌運行的兩顆“風雲三號”氣象衛星組網運行，進一步提高中國氣象觀測能力和中期天氣預報能力。

“風雲三號”氣象衛星是中國第二代極軌氣象衛星，可在全球範圍內實施全天候、多光譜、三維、定量探測，主要為中期數值天氣預報提供氣象參數，並監測大範圍自然災害和生態環境，同時為研究全球環境變化、探索全球氣候變化規律以及航空、航海等提供氣象信息。

中國第一顆和第二顆“風雲三號”氣象衛星為試驗應用星，分別於2008年5月和2010年11月成功發射，仍在軌穩定運行。“風雲三號”氣象衛星實現三星組網后，其觀測數據更新時效將由12小時縮短為6小時，從而大幅提高中國氣象觀測能力和中期天氣預報能力。

這次第三顆“風雲三號”氣象衛星發射，是中國“長征”系列運載火箭第181次航天飛行。 

第四顆

2021年7月5日7時28分，風雲三號E星發射取得圓滿成功。風雲三號E星是風雲衛星家族中的首顆黎明軌道氣象衛星（也稱晨昏軌道衛星），同時也是全球第一個在黎明軌道實現業務運行的太陽同步氣象衛星。 

風雲三號E星在D星的基礎上，新增了風雲家族首個主動探測風場測量雷達，用於對海面風場實施精確的探測；新增了太陽輻照度光譜儀、太陽X-EUV成像儀，實現對太陽光譜輻照度及多維同步觀測；首次裝載了大幅寬、大動態範圍、高靈敏度的微光成像儀器，這是我國最先進的微光探測儀器。 

日前，由陝西省氣象局農業遙感信息中心和西安市氣象局建設的風雲三號衛星地面接收系統通過論證。

據悉，該接收系統具有對當前FY-3、NOAA、TERRA、NPP系列衛星多顆感測器實時接收預處理功能，並且硬體部分可以滿足國產中高解析度資源衛星數據接收需要。同時，在省氣象局建設衛星數據應用中心，軟體部分針對SMART在陝西省的本地化應用進行深度改造，對當前的應用分析、支撐發布平台將按照陝西省市業務需求進行整合，在天氣領域利用FY3微波感測器提供多種對流天氣參數、在氣候領域提供長時間序列衛星數據的統計分析濾波、FY3在環境領域增加霾污染事件監測、氣溶膠光學特性反演、PM10、PM2.5反演、大氣質量評價等功能。

另據，通過此項目的實施將大大提升陝西省市兩級衛星遙感業務服務能力，對全省遙感業務、科研提供充足的數據和工具支持，同時也標誌著陝西省氣象部門衛星遙感業務現代化取得重要進展。