许健民 中国气象局供图
【人民需要这样的科学家⑱】
近日,瑞士日内瓦传来好消息——世界气象组织执行理事会宣布,将第70届国际气象组织奖授予中国工程院院士许健民,他成为2025年全球唯一获奖者。
要知道,这可是被誉为“气象诺贝尔奖”的大奖!
许健民做了什么?“从太空看天气”!这在今天不算啥稀奇事,可放在几十年前,却是人类未解之题。
20世纪60年代,我国气象科学领域还处于描述性和半理论半经验阶段,天气只能依靠地面上每两百公里一个气象站、一天两次放探空气球所收集的数据来预测,预报天气无异于盲人摸象。
难,让许多人望而却步,但许健民义无反顾地奋勇向前。
1971年,国家卫星气象中心(以下简称“卫星中心”)成立,负责我国气象卫星的总体规划以及气象卫星数据的地面接收、处理与应用。随后,许健民调任卫星中心主任,全面负责气象卫星研制推进工作。可当他真正踏入卫星中心时,才意识到挑战远比想象的更大——虽是气象领域的资深专家,但他对气象卫星和卫星气象却近乎是“门外汉”。大气窗区、吸收带……当同事们讨论技术方案时,他听得一头雾水。
“许多看起来十分困难的事,只要努力去做,是可以做好的。”从总设计师到一线操作员,他逢人便请教;邀请北京大学专家来给职工讲卫星气象,他总是提前半小时到场;每天跑到各岗位一线,融入集体共同探讨和解决问题……
20世纪80年代初期,当时的卫星中心能够接收到美国和日本过境卫星发来的气象资料。埋首云图的许健民,看到的不仅仅是云,更从辽阔的云图中看见了祖国的山川河流、森林植被。他敏锐地意识到,这些信息里藏着气象卫星广阔的应用前景。
“我初到时,其实包括火灾、水体、植被等在内的许多气象卫星产品已经开发出来了,但是相关专业人员担心产品还不完善。”许健民主张,边建设、边应用,边开发、边服务,在实践中检验产品的可靠性。
1987年,大兴安岭特大森林火灾,验证了许健民的主张。当时火势凶猛,火区上空烟雾笼罩,飞机和林火瞭望哨无法进行有效观测。许健民团队却在卫星云图中捕捉到关键信息,从云图上清楚看到了3条火带,观察到火势蔓延的趋势。
“应该通过电视媒体传递火情信息!”他的建议被相关部门采纳了。
1987年5月8日晚,当全国观众打开电视收看新闻联播时,直观地看到了大兴安岭火灾的范围、程度及发展方向,更为各级扑火指挥部制订扑火计划提供了可靠信息。
电视播报卫星云图,开启了气象卫星遥感应用的先河。不过,这场持续一个月的云图播报也暴露出我国气象卫星技术的一个问题——“抖”。
“风云二号卫星动图存在明显的抖动问题,特别是一次故障后,云图几乎成了‘废图’。”许健民回忆。
其实,当时世界上所有的静止卫星都存在动画抖动的情况,但许健民认为:“这样抖是不能接受的。”
于是,他收集起卫星“废图”,按照时间顺序放在一起观察,发现地球圆盘在卫星云图上呈周期性的摆动和旋转,周期恰好等于卫星围绕地球公转一周所需的时间。
“云图的抖动是有规律的!这样的图像表现,一定是受到某种规律支配的结果,就从这里入手!”许健民喊来学生,带领团队推演公式,1000多个日夜,最终在风云二号C星发射前一个月,在世界上率先解决了卫星抖动问题。
2006年10月,时任美国国家航空航天局(NASA)局长米歇尔·格里芬来访,观看了风云二号卫星实时云图。回国后,他在NASA网站的主页上写道:“在中国遇到能干的、敬业的、积极的人;也记录了卫星中心通过一个非常精密的算法,矫正了地球视运动,解决了图像抖动问题。”
在此基础上,许健民趁热打铁,对地面系统中的软件进行了大检查,把所有曾经发生过的问题像拔钉子一样,一个一个解决。
自此,地面系统的稳定性大大提高。
可许健民还不满足:“卫星不能只有云图产品,数据也可以在数值预报中发挥巨大的作用。”
为了验证数据可用性,卫星中心将风云气象卫星数据送至欧洲中期天气预报中心(ECMWF)进行评估。“关于‘风’这一个要素,他们就要用260多种图来评价。从上往下看,从南往北看,从东往西看……”许健民回忆,当时要求非常严苛。
第一次的评估结果并不理想,但许健民认为,这是好事,恰好指出了问题所在。
当时,由于建设气象卫星系统工程的需要,卫星中心大部分人员是计算机、通信、无线电专业的,对气象不甚了解。“个人目标和组织目标需一致,我们要继续学习。所有业务人员每天都要看云图,从云图中学习天气、了解天气。”许健民提出了新要求。
为提升数据精确度,他与同事反复修改、对比、分析,组织大家翻译大量文献,学习、思考、分析、归纳,总结成教材。
“‘准’,才有效益、威信、话语权,这个过程是‘练内功’,是每个卫星气象工作者必须要做的事儿。”让许健民欣慰的是,最终,他们利用云的运动推导了地球上大范围的风场分布,大大提升了风的预报水平,还为国际气象卫星事业提供了新的视角。
再次修正提高的数据得到ECMWF的高度评价:“根据观察,中国风云气象卫星的资料已经有了极大改善。它的资料质量和METEOSAT-7卫星(当时世界上最先进的卫星之一)一样好。”
今年,许健民已经82岁了,但在中国气象局大院里,经常能看到他背着一个驼色帆布袋,步子很小但迈得快。
许健民的很多习惯与年轻时并无二致——仍旧每天到岗,看云图、分析天气;每次坐飞机,他都会拍摄云,等飞机落地了,就拿出来跟云图做对比。
“我做的事情,只是卫星中心工作中很小的一部分。”每每被问及贡献,许健民都很谦逊。
(本报记者 崔兴毅)
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