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

解落三秋葉，能開(kāi)二月花。風(fēng)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生，它無(wú)時(shí)無(wú)刻不在我們身邊，一會(huì)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(wú)常，難以捉摸，我們對(duì)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(cè)風(fēng)的“一舉一動(dòng)”的衛(wèi)星即將發(fā)射升空。據(jù)英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站8月18日?qǐng)?bào)道，經(jīng)過(guò)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(huà)中的風(fēng)神）任務(wù)將于21日從法屬圭亞那的海濱城市庫(kù)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(cè)量數(shù)據(jù)是全球地球觀(guān)測(cè)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(bào)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(lái)源——?dú)庀髿馇蚝惋w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(guò)衛(wèi)星測(cè)量云的運(yùn)動(dòng)來(lái)推斷風(fēng)的速度和方向，但迄今一直沒(méi)有衛(wèi)星直接測(cè)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(lèi)似的激光器來(lái)研究特定地區(qū)的風(fēng)的情況，但“風(fēng)神”將是首個(gè)覆蓋全球的風(fēng)測(cè)繪任務(wù)。
       1999年，ESA開(kāi)始這項(xiàng)以希臘神話(huà)中風(fēng)的守護(hù)者命名的任務(wù)，該任務(wù)項(xiàng)目經(jīng)理安德斯·埃爾弗文說(shuō)：“真是一段慢慢長(zhǎng)路。”
       荷蘭皇家氣象研究所的大氣物理學(xué)家艾德·斯托費(fèi)倫也深有戚戚焉：“我們從1999年開(kāi)始設(shè)計(jì)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(shí)隔約二十年后，這款衛(wèi)星才從人們的大腦走到發(fā)射臺(tái)上？根本原因在于很難建造一臺(tái)每個(gè)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(guò)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(gè)紫外線(xiàn)光子組成的光束照射地球的大氣層。幾百個(gè)這樣的光子將彈開(kāi)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。“風(fēng)神”將不僅測(cè)量到反射的距離—給出風(fēng)的高度，而且還將測(cè)量當(dāng)分子來(lái)回移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的波長(zhǎng)的微小變化。
       這種“多普勒頻移”使科學(xué)家能夠計(jì)算出風(fēng)的速度和方向。德國(guó)航空航天中心的大氣物理學(xué)家?jiàn)W利弗·瑞特布徹說(shuō)道：“這比僅僅測(cè)量回來(lái)的信號(hào)更具挑戰(zhàn)性。” 瑞特布徹引導(dǎo)飛機(jī)飛行以對(duì)“風(fēng)神”上的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行測(cè)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(duì)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(bào)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(bào)，在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中，國(guó)家氣象服務(wù)會(huì)將溫度、壓力和濕度等大氣條件整合起來(lái)，以生成未來(lái)幾天的預(yù)報(bào)。沒(méi)有風(fēng)的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致嚴(yán)重錯(cuò)誤：在一項(xiàng)研究中，ECMWF分析了歐洲2014年3月遭遇的一場(chǎng)暴雨發(fā)現(xiàn)，如果他們?cè)鐜滋飓@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(cè)即將到來(lái)的暴雨。
       如果“風(fēng)神”任務(wù)按計(jì)劃運(yùn)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(bào)情況，
       部分原因在于，該地區(qū)的氣象氣球相對(duì)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(shí)，在此地比在中緯度地區(qū)更難以猜測(cè)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(bào)精度提高幾個(gè)百分點(diǎn)。 歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的氣象學(xué)家拉斯·伊薩克森說(shuō)：“這聽(tīng)起來(lái)似乎不是很多，但如果我們能將預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提高2％，將為社會(huì)創(chuàng)造的價(jià)值將高達(dá)數(shù)十億美元。比如，更好的預(yù)測(cè)可以讓人們更好地為風(fēng)暴做好準(zhǔn)備。

       （來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)、中國(guó)科技網(wǎng)）