地球科学动态监测快报

2022年第15期

新仪器助力更高分辨率的大气监测

2022年7月20日,英国研究与创新中心(UKRI)发布消息称,该机构研究人员研发出一款名为高光谱微波测深仪(HYMS)的仪器,可为天气预报提供增强的数据。HYMS是一种新型的先进毫米波发声器,体积仅有鞋盒大小,而且相对便宜。该仪器将搭载在一颗16U Spire小型卫星上发射,未来最终目标是建立一个完整的星座来开展大气监测业务。建成后,将使世界各地的气象机构和市场能够获得额外的天基天气数据集,将允许基于近实时的天气观测进行更准确的预测。

卫星是现代天气预报中最重要的工具,提供超过90%的预测模型数据。真正的全球天气数据只能从太空的有利位置收集。传统的气象卫星很大,耗资数亿英镑,发射成本昂贵。由于这些传统卫星的庞大规模,通常任何时候只有2~3颗在轨运行。它们每天绕地球运行2次,因此大气层每8~12小时仅能在同一位置被监测一次。在监测飓风等快速变化的全球天气事件时,这些有限的观测窗口并不理想。卫星收集的一个关键数据是微波探测信息。光学和红外成像仪无法透过云层进行观测,而微波测深仪则提供大气中温度和湿度的连续数据。这些以及通过监测射频信号捕获的天气数据是用于预测天气的计算机模型的基本输入。UKRI的科学技术设施委员会(STFC)的RAL Space中心研发了HYMS,可以提供的频率分辨率是传统气象卫星的4倍。因为HYMS探测器要小到普通探测器的1/50左右,所以可以发射几十个这样的探测器,这样每半小时就能拍摄一次相同部分的大气图像。这对于跟踪快速变化的极端事件和监测没有地面仪器的地区至关重要,例如在发展中国家或在天气变化迅速的海洋上空。Spire Global公司将在其目前全面部署的100多颗多用途卫星星座的基础上,配备携带HYMS有效载荷的补给卫星,以收集大气中温度和湿度的测量值。HYMS收集的数据加上该公司目前收集的大气层、地表和空间天气数据,将全面提高全球天气预报的价值和准确性。

RAL Space毫米波技术组负责人表示,HYMS技术比目前市场上的任何技术都先进,能够将其用于工业空间应用是非常令人兴奋的,此外,HYMS还展示了RAL Space的技术开发能力和商业应用的潜力。英国商业和能源部长Kwasi Kwarteng表示,该项目是英国空间战略的一个重要里程碑。英国正在发展其航天国家的能力,并在此过程中促进经济发展并创造高技能工作机遇。

(刘文浩 编译)