技術(shù)前沿

　　□ 陳杭杭 本報記者 史玉成

　　近日，“風(fēng)云氣象衛(wèi)星紅外遙感亮度溫度溯源標準研究”項目驗收會在中國計量科學(xué)研究院（以下簡稱中國計量院）召開。由中科院上海技物所副所長丁雷研究員和國家衛(wèi)星氣象中心張勇副研究員等組成的驗收專家組聽取了項目報告，認真審閱了項目相關(guān)技術(shù)資料，并實地核查了項目完成情況。經(jīng)評議，驗收組專家一致同意項目通過驗收。

　　氣象衛(wèi)星主要用于對地進行氣象觀測。星上所載的各種氣象遙感器通過接收和測量地球及其大氣層的可見光、紅外和微波輻射（一般是亮度溫度值），并將其轉(zhuǎn)換成電信號傳送給地面站。這樣，人們就可以據(jù)此預(yù)知天氣，或準確衡量地球氣候的變化。這些氣象衛(wèi)星上的設(shè)備對于“亮度溫度”測量的準確程度直接影響著氣象衛(wèi)星的觀測“效果”——天氣預(yù)報是否準確、氣候變化數(shù)據(jù)是否可靠，均依賴于這些設(shè)備的測量準確性。

　　據(jù)國際氣象組織（WMO）和國際計量局（BIPM）于2010年聯(lián)合發(fā)表的《全球氣候觀測系統(tǒng)的測量挑戰(zhàn)》報告稱，用于氣候監(jiān)測的氣象衛(wèi)星對溫度測量的準確度應(yīng)在0.1K以內(nèi)，用于天氣預(yù)報的氣象衛(wèi)星對于該準確度要求應(yīng)不差于0.5K。然而，據(jù)我國氣象衛(wèi)星中心稱，現(xiàn)有的風(fēng)云衛(wèi)星系統(tǒng)的測溫載荷還達不到此要求。為此，中國計量院應(yīng)中國氣象衛(wèi)星中心對于衛(wèi)星“亮度溫度”定量化的迫切需求，展開了歷時兩年的研究，并從量值源頭及傳遞方法兩個方面切實解決了這個問題。

　　據(jù)項目負責人中國計量院熱工所郝小鵬博士介紹，項目研究建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“真空低背景紅外遙感亮度溫度標準裝置”，實現(xiàn)了強輻射背景條件下的微弱紅外亮度傳遞。該標準裝置采用真空低溫光學(xué)系統(tǒng)、低溫球型光路切換艙和低溫真空環(huán)模艙設(shè)計方案，突破了比較測量中的光路等效一致、系統(tǒng)擴展性強和被校準黑體適應(yīng)范圍廣等技術(shù)難題，實現(xiàn)了強輻射背景條件下的微弱紅外亮度傳遞。

　　據(jù)了解，項目組研制的標準裝置主要分為兩大部分：一是準確的溫標，即亮度溫度量值的國家標準；二是用于傳遞該量值的裝置。通過該裝置可以直接校準用于衛(wèi)星載荷標定的傳遞儀器，保證量傳的準確性。其中，亮度溫度標準裝置可以滿足（190~340）K、波長范圍（1~1000）μm的紅外亮度溫度的測量，標準不確定度達到0.03K（300K/10μm）；而用于傳遞該量值的標準真空黑體輻射源發(fā)射率可達0.9999，標準不確定度達到0.015K（300K/10μm）。

　　在此基礎(chǔ)上，郝小鵬研究團隊還為風(fēng)云三號04星紅外高光譜載荷的實驗室研制了一臺寬溫度范圍不確定度為0.1K（k=2）的真空黑體輻射源，應(yīng)用本項目成果解決了星載溫度測量裝置無法進行量值溯源導(dǎo)致的測量不準問題，成功實現(xiàn)了項目成果應(yīng)用和服務(wù)于我國氣象衛(wèi)星。