全球首顆風(fēng)測繪衛(wèi)星即將發(fā)射 “追風(fēng)少年”有望改善天氣預(yù)報精確度

解落三秋葉，能開二月花。風(fēng)對于我們來說并不陌生，它無時無刻不在我們身邊，一會兒像母親的手一樣輕撫我們的臉龐；轉(zhuǎn)眼又像兇神惡煞，瘋狂抽打著我們的身軀?？傊?，風(fēng)喜怒無常，難以捉摸，我們對于它也知之甚少。
       但這種情況即將改變，全球首顆能全面監(jiān)測風(fēng)的“一舉一動”的衛(wèi)星即將發(fā)射升空。據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站8月18日報道，經(jīng)過近20年規(guī)劃，歐洲空間局航天器家族的“追風(fēng)少年”——“風(fēng)神”（Aeolus，希臘神話中的風(fēng)神）任務(wù)將于21日從法屬圭亞那的海濱城市庫魯發(fā)射升空。氣象學(xué)家認(rèn)為，鑒于缺乏詳細(xì)的風(fēng)測量數(shù)據(jù)是全球地球觀測系統(tǒng)最大的空白之一，“風(fēng)神”提供的數(shù)據(jù)將顯著改善天氣預(yù)報的精準(zhǔn)度。

       使用激光追蹤風(fēng)
       到目前為止，氣象學(xué)家一直將不同來源——氣象氣球和飛機(jī)飛行途中獲得的與風(fēng)有關(guān)的信息拼湊在一起。盡管科學(xué)家可以通過衛(wèi)星測量云的運動來推斷風(fēng)的速度和方向，但迄今一直沒有衛(wèi)星直接測量風(fēng)，新的“風(fēng)神”任務(wù)將終結(jié)這一歷史。
       耗資約5.5億美元的“風(fēng)神”任務(wù)將使用紫外激光器跟蹤大氣層最下方30公里處的風(fēng)速和風(fēng)向。研究人員在飛機(jī)上使用類似的激光器來研究特定地區(qū)的風(fēng)的情況，但“風(fēng)神”將是首個覆蓋全球的風(fēng)測繪任務(wù)。
       1999年，ESA開始這項以希臘神話中風(fēng)的守護(hù)者命名的任務(wù)，該任務(wù)項目經(jīng)理安德斯·埃爾弗文說：“真是一段慢慢長路?！?br>       荷蘭皇家氣象研究所的大氣物理學(xué)家艾德·斯托費倫也深有戚戚焉：“我們從1999年開始設(shè)計這顆衛(wèi)星，看到它即將發(fā)射升空，真是令人興奮?！?/h4>

 

       太空激光器研制成最大挑戰(zhàn)
       為何時隔約二十年后，這款衛(wèi)星才從人們的大腦走到發(fā)射臺上？根本原因在于很難建造一臺每個脈沖都能產(chǎn)生約10兆瓦所需功率的太空激光器。據(jù)悉，在研制過程中，激光發(fā)射最初在系統(tǒng)的光學(xué)儀器上形成了一層薄薄的暗色材料。工程師最終在裝置中添加了少量氧氣（數(shù)量不足一片葉子的光合作用生成的氧氣數(shù)量），以保護(hù)儀器表面免受污染。
       “風(fēng)神”的激光器每秒鐘能發(fā)射極光五十次，因此，可用由數(shù)十億個紫外線光子組成的光束照射地球的大氣層。幾百個這樣的光子將彈開空氣分子和粒子并將反射回航天器上搭載的1.5米口徑的主望遠(yuǎn)鏡?！帮L(fēng)神”將不僅測量到反射的距離—給出風(fēng)的高度，而且還將測量當(dāng)分子來回移動時產(chǎn)生的波長的微小變化。
       這種“多普勒頻移”使科學(xué)家能夠計算出風(fēng)的速度和方向。德國航空航天中心的大氣物理學(xué)家奧利弗·瑞特布徹說道：“這比僅僅測量回來的信號更具挑戰(zhàn)性。” 瑞特布徹引導(dǎo)飛機(jī)飛行以對“風(fēng)神”上的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行測試。這些信息將使科學(xué)家能夠追蹤大氣中不同海拔高度的不同風(fēng)速，而這一信息對于了解處于發(fā)展中的風(fēng)暴至關(guān)重要，而且，這一信息不能以任何其他方式在全球范圍內(nèi)獲得。

       將改善天氣預(yù)報精準(zhǔn)度
       “風(fēng)神”提供的數(shù)據(jù)將納入數(shù)值天氣預(yù)報，在數(shù)值天氣預(yù)報中，國家氣象服務(wù)會將溫度、壓力和濕度等大氣條件整合起來，以生成未來幾天的預(yù)報。沒有風(fēng)的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致嚴(yán)重錯誤：在一項研究中，ECMWF分析了歐洲2014年3月遭遇的一場暴雨發(fā)現(xiàn)，如果他們早幾天獲得太平洋洋面上更好的與風(fēng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，那么，他們可以更精準(zhǔn)地預(yù)測即將到來的暴雨。
       如果“風(fēng)神”任務(wù)按計劃運行，其提供的數(shù)據(jù)可以大幅改善熱帶地區(qū)的天氣預(yù)報情況，
       部分原因在于，該地區(qū)的氣象氣球相對較少。風(fēng)與熱帶地區(qū)其他大氣因素的耦合度也不高，這意味著，當(dāng)已知溫度和壓力等數(shù)據(jù)時，在此地比在中緯度地區(qū)更難以猜測風(fēng)速和方向。
       此外，“風(fēng)神”提供的數(shù)據(jù)也可以將地球中高緯度地區(qū)的天氣預(yù)報精度提高幾個百分點。 歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）的氣象學(xué)家拉斯·伊薩克森說：“這聽起來似乎不是很多，但如果我們能將預(yù)測準(zhǔn)確率提高2％，將為社會創(chuàng)造的價值將高達(dá)數(shù)十億美元。比如，更好的預(yù)測可以讓人們更好地為風(fēng)暴做好準(zhǔn)備。

       （來源：科技日報、中國科技網(wǎng)）