为了更准确地预报天气，科学家们还用上了卫星。这让山姆教授对气象预报多了一份信心和期待。在卫星上携带各种气象观测仪器测量诸如温度、湿度、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星。

按卫星轨道分，气象卫星可以分为两类：（1）极地太阳同步轨道卫星：其卫星的轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向，卫星几乎以同一地方时经过世界各地。（2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星。卫星相对某一区域是不动的。

因而由静止气象卫星可连续监视某一固定区域的天气变化。根据气象卫星的目的还分为试验卫星，主要对各种气象卫星遥感仪器、新的技术进行试验，待试验成功后转到业务气象卫星上使用业务卫星，这种卫星带有各种成熟的设备和技术，获取各种气象资料，为天气预报和大气科学研究服务。1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器，1960年4月1日，美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星-“泰罗斯”1号。这颗试验气象卫星有18面柱体，高0.48米，直径1.07米。

卫星上装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈，共拍摄云图和地势照片22952张，有用率达60%。

美国从1960～1965年间，共发射了十颗“泰罗斯”气象卫星，其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。1966年2月3日，美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号，它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星，轨道高度约1400千米，云图的星下点分辨率为4000米。从1966年至1969年间，共发射了九颗，获得了大量气象资料。

它的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域，大大减少了由于气象原因造成的各种损失。目前，在五十多年的时间内，全世界共发射了数百颗气象卫星，已经形成了一个全球性的气象卫星网，消灭了全球五分之四地方的气象观测空白区，使人们能准确地获得连续的、全球范围内的大气运动规律，做出精确的气象预报，大大减少灾害性损失。据不完全统计，如果对自然灾害能有3～5天的预报，就可以减少农业方面的30～50％的损失。

例如，自1982～1983年，在中国登陆的三十三次台风无一漏报。由于预报及时准确，减少损失达几十亿元。超额完成任务的卫星-风云一号天气面面观 Tian QiMian Mian Guan其他国家都有气象卫星了，中国能落后吗？山姆教授认为，不能。这不，经过科学家们的不懈努力，中国研制了自己的气象卫星-风云一号。这是中国第一代的太阳同步轨道气象卫星。风云一号卫星共四颗，分别为FY-1A卫星、FY-1B卫星，FY-1C卫星、FY-1D卫星。

FY-1A卫星和FY-1B卫星于1988年9月7日和1990年9月3日用长征四号火箭发射，卫星本体为六面体，星体外侧对称安装六块太阳帆板，卫星总长度为8.6米，星重750千克，三轴定向稳定，卫星高900千米，倾角99°，周期102小时86分钟，每天卫星绕地球十四圈。卫星携带多光谱可见光红外扫描辐射仪，它有五个通道，用于获取昼夜可见光、红外云图，冰雪覆盖、植被、海洋水色、海面温度等。卫星资料发送方式有：甚高分辨率传输，低分辨率图像传送和延迟图像传输。

首颗FY-1A卫星入轨后获取了大量高质量云图资料。由于姿态失控，卫星工作了39天；FY-1B卫星的姿态控制系统比FY-1A卫星有明显改善，但系统的可靠性还有待进一步改进。FY-1C卫星于1999年5月10日发射，运行于901千米的太阳同步轨道，卫星设计寿命三年。

卫星的主要遥感器是甚高分辨率可见光一红外扫描仪，通道数由五个增加到十个，分辨率为1100米。卫星获取的遥感数据主要用于天气预报和植被、冰雪覆盖、洪水、森林火灾等环境监测，FY-1C卫星因其在轨运行的稳定性和获取数据的准确性，而被世界气象组织正式列入世界业务极轨气象卫星序列，成为中国第一颗被列入世界气象业务的卫星。FY-1D卫星从2000年开始正样设计，于2002年5月15日在太原卫星发射中心用长征四号B火箭发射升空。

FY-1D卫星正常运行十年，超额完成任务。多灾多难的风云二号卫星风云二号卫星是我国自行研制的第一代地球静止气象卫星。这里山姆教授给大家讲讲静止气象卫星的概念。所谓静止气象卫星，就是在赤道上空地球同步轨道上工作的气象卫星。也就是与地球同步，地球转多快，它就转多快，所以相对地球是静止的。风云二号卫星由两颗试验卫星（FY-2A卫星、FY-2B卫星）和四颗业务卫星（FY-2C卫星、FY-2D卫星、FY-2E卫星、FY-2F卫星）组成，作用是获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽分布图，进行天气图传真广播，收集气象、水文和海洋等数据收集平台的气象监测数据，供国内外气象资料利用站接收利用，监测太阳活动和卫星所处轨道的空间环境，为卫星工程和空间环境科学研究提供监测数据。其中风云二号A星于1997年6月10日发射成功，风云二号B星于2000年6月25日发射成功，姿态均为自旋稳定，只有一个三通道扫描辐射计，设计寿命三年。

从风云二号C星起，扫描辐射仪由三个通道增加到五个通道，在性能上较风云二号A、B两星有较大的改进与提高。风云二号C星、D星、E星和F星已分别于2004年10月19日、2006年12月8日、2008年12月23日、2012年1月13日发射。

风云二号A星发射之后，运行了三个月左右就开始出现一些故障。只能间歇性工作，每天工作六到八小时之后就要休息。B星发射上去之后，在气象业务应用上都没有达到预期的效果，最终没有实现业务化。但这两颗卫星在天上运行给我们积累了大量的经验，包括空间环境，卫星运行的环境数据很多都是在卫星运行过程中逐渐暴露，然后科技人员经过分析研究和大量的地面模拟试验，再拿出解决办法。

在这两颗星的基础上，风云二号C星做了二百五十六项大的技术改进，这些改进完全是在A星、B星失败的基础上总结出来的。失败是成功之母，这是山姆教授对这两次发射的总结。那么，这些卫星到底能给我们提供哪些帮助呢？下面山姆教授就讲一讲。（1）在重大的灾害性天气过程以及重大的气象自然灾害监测方面，发挥了非常特殊的作用。

影响我国的台风每年都有，风云二号服役期间一个都没有漏过。比如2005年登陆我国的超强台风“海棠”，2006年超强台风“桑美”以及2007年超强台风“罗莎”的监测预报过程中风云二号卫星都发挥了功不可没的作用。
（2）对暴雨、沙尘暴、大雾、草原和森林火灾等也有很强的监测能力。比如2006年黑龙江和内蒙古的森林草原大火，风云二号卫星不仅提供了持续不断的动态火情监测产品，还提供了人工影响天气作业的天气分析产品，为最终扑灭大火立下了汗马功劳。

（3）电视观众每天都能通过各种电视节目收视到风云二号卫星传来的云图，通过云图来了解天气形势，比如今天晚上肯定会有台风“浣熊”的预报。这既是对百姓的服务，同时也是宣传和普及气象知识，增强公众对自然灾害防御的意识有很重要的价值。（4）国内的民航、交通、农业、渔业、水利、电力、林业、军队等很多部门都在利用风云二号卫星传来的资料。

举个例子，风云二号卫星有大雾的监测能力，交通部门就很需要这方面的资料。类似这样的例子有很多。所以，风云二号卫星的投入产出比是很高的，效益巨大。风云二号卫星既是高科技的产物，同时也是一个复杂的系统工程。涉及电子技术、光学技术、材料技术、关键的元器件技术，以及应用技术，其背后体现的是国家综合科技实力，参与卫星、运载、测控、发射、应用五大系统的科技人员成千上万，历经二十余年，付出了极其艰苦的努力。

技术领先的风云三号卫星研制并发射完风云二号卫星，科学家们就一门心思研究起三号气象卫星了。他们真是一个不辞劳苦的可爱群体啊！这不，2008年5月27日中国新一代极轨气象卫星-风云三号在太原卫星发射中心又发射升空了。

风云三号卫星是极轨卫星，每天会对全球扫描两次，每次扫描宽度为2900千米，具有全球性。由于风云三号卫星上携带着多达十一种有效载荷和九十多种探测通道，可以不分白天黑夜，对任何气象环境进行探测。风云三号携带有垂直探测仪，可以对地面上空30多千米的范围形成立体的彩色图像，从而大大增强了气象预报的精细化和准确度。

风云三号卫星的遥感仪器观测谱段从真空紫外线、紫外线、可见光线、红外线一直到微波频段样样齐全，既有光学遥感，又有微波遥感，能实现全天候、全天时、多光谱、三维、定量探测，与欧美新一代气象卫星处于同一发展水平。现在，科学家们正攻关功能更加复杂的四号卫星，山姆教授希望这颗卫星早日升空。

我们经常遇到天气预报不准确的情况。比如本来预报的是明天有雨，结果却是晴空万里；本来预报的是晴天，当你满怀希望地去爬山的时候，结果因为没带雨具而被淋成了落汤鸡。对于这样的情况，山姆教授也很困惑，科学这么发达了，为什么就不能准确预报呢？听了气象学家的解释后才发现，现在的气象条件比过去复杂了很多，影响天气的因素瞬息万变，所以预报难度加大。

气象工作者们因此想了一个绝妙的词儿来规避这个事，他们不再说明天有雨没雨，而是说明天下雨的概率是多大。比如，70％，有时候也可能是90％，但只要不是100％，就不能说人家预报错误。但是我发现有一天预报的非常准确。2008年8月8日，万众瞩目的北京奥运会正式开幕，所有人终于松了一口气-天公作美，没有下雨。当天的天气与预报的情况没有丝毫出入。为什么有这么准确的预报？

关键是我国气象专家采取了集合动力因子预报方法。早在20世纪五六十年代，计算机在我国还没有普及、性能也比较低的情况下，天气预报主要是靠天气图预报。

我国大概平均每200千米有一个探空站，每天早上8点，业务人员通过放气球，测量高空气象资料，然后同时发报出来，时间是统一规定的。比如说早上8点钟，北京是晴天，北风2米／秒等。把这些情况绘成一个图，哪个地方晴天、阴天、下雨，通过这个图就都知道了。然后根据这个天气图再外推、判断，来预报明天的天气情况。随着计算机技术的发展，到了20世纪70年代，数值预报技术成为主流，现在基本上各个国家都在用这个方法。

数值预报就是把大气运动的动力过程、物理过程编成一个数值模式，把观测资料放到这个模式里去计算，得出预报结果与数据，可以使预测更加客观化、数值化。数值预报技术也存在很多问题，比如模式的设计合不合理、观测资料有没有误差，尤其是对大气运动物理过程的描述。数值预报由两个关键因素决定。一个是大气运动的动力过程，另一个就是物理过程。

如果物理过程描述不好，整个数据在计算中就会出现误差。每个模式对云的描述、对辐射过程的描述、对地形的描述，都是有差别的。

因此在天气预报方面，就出现了各个模式可能预报出不同的结果，从而出现空报、漏报现象。集合动力因子预报方法，撇开了大气运动的物理过程，利用动力过程的性能、输出的结果组成一些很关键的、有物理意义的、有动力信息的因子，然后把它们集合起来进行预报，从而避开了数值预报技术的短处。集合动力因子预报方法在国际上率先科学地描述了真实大气的非均匀饱和特性，主要是在理论上解决了湿空气的描述问题。过去，国际上只有对干空气的描述，里面压根没有水汽，但大气是湿的。

另外，过去国际上描述的湿空气动力过程，实际上是饱和的，描述的是一个云滴或雨滴的状况，饱和以后凝结成水，没有描述湿空气的动力学。集合动力因子预报方法可以提高短期异常天气预测的准确性，与高分辨数值模式预报结果相结合，可以减少空报率和漏报率。比如数值预报预测三个地方有雨，而集合动力因子预报只有一个地方有雨，预报员就可以认为这两个有可能是空报，可以减少空报率。集合动力因子预报方法是数值预报的有力补充。

两者结合，可以提高预报准确率。