《測繪學報》
構建與學術的橋樑 拉近與權威的距離
圖| 風神發射，來源ESA
歐洲空間局（ESA）的風神（Aeolus）衛星於8月22日發射升空，執行為期3年的任務，在全球範圍內監測風力。
圖| 風神在發射塔內，來源ESA
風神衛星是世界上第一個風力測繪衛星，它從法屬圭亞那庫魯的圭亞那空間中心由一枚織女星運載火箭發射升空。地面任務控制人員將在接下來的幾個月裡校準航天器上裝載的儀器，包括一個紫外激光系統，它將用於測量大氣層中最低30公里範圍內的風速和風向。
ESA在1999年便批准了風神項目，但是開發該衛星儀器花費的時間比預期要長得多。製造一種能在真空中運行的強力紫外激光器所出現的複雜情況曾是一個主要問題。
一旦風神衛星開始科學觀測，來自該項目的數據將被納入數字天氣預報，從而改善各國氣象機構的預測水平。
風神是一項耗資4.8億歐元（5.5億美元）的項目。風神衛星重約1260千克，攜帶了一部直徑1.5米的望遠鏡、一部散射接收組件和一臺多普勒測風紫外激光雷達。該紫外激光雷達每秒觀測50次，每道激光束會激發出數十億個光子照向大氣。而每道光子束中，大概只有幾百顆光子會由於跟大氣分子的碰撞而恰好反射回衛星。根據多普勒效應，科學家通過輸出脈衝與反向散射信號間的延遲，就能計算出風的方向、速度和移動距離。
圖| 模擬圖，來源ESA
研究人員之前曾在飛機上使用類似的激光系統研究特定區域的風，但風神項目將是第一個覆蓋整個地球的風力測繪任務。如果風神按計劃運行，它的數據可以顯著改善熱帶地區的氣象預測水平，在地球中高緯度地區也能提高几個百分點的準確率。
“你可能認為這並不是很多，但如果我們的預估水平能夠提高2%，對社會便能夠貢獻數十億美元的價值。”英國雷丁市歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）氣象學家Lars Isaksen說。例如，更好的預測能夠讓人們更好地應對風暴。
隨著風神衛星的成功發射，地面任務控制人員計劃在9月啟動激光系統，初始數據將在2019年1月底前到達，並在4月前合併到預測系統中。該項目的目標是在衛星收集到這些數據後的3個小時內提供風速測量數據。
“儘管這項任務只有3年，但如果風神的技術被證明是可靠的，它將有助於為未來的風力測繪衛星鋪平道路。”瑞士日內瓦世界氣象組織全球觀測系統負責人Lars Peter Riishojgaard說。
圖| 效果圖，來源ESA
到目前為止，氣象學家已經拼湊出了來自各種資源的風力信息，包括氣象氣球和飛機飛行。但還沒有衛星能夠直接測量風速，儘管科學家可以依據衛星測量的雲層移動結果推斷風速和風向。
研究人員希望後續的任務不會花那麼長的時間來開發。“我們在1999年便設計了這個傢伙，”德比爾特市荷蘭皇家氣象研究所大氣物理學家Ad Stoffelen說，“看到它飛起來真是太令人興奮了。”
圖盧茲市法國氣象預報機構氣象學家Alain Dabas表示，風神衛星的激光無法穿透厚厚的雲層，因此它將無法看清像颶風這樣的風暴系統。
但它將能夠追蹤其他現象，例如從撒哈拉沙漠吹來的灰塵，或者擴散到不同高度的汙染物羽流。“我確信會有一些有趣的發現。”Sara Tucker說。她是美國科羅拉多州博爾德市波爾航天公司的一名工程師，從事風力激光測量工作。（趙熙熙）
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