中国计量院科技成果成功解决气象测量准确性问题

中国计量院科技成果成功解决气象测量准确性问题

从中国计量校准科学研究院官网获悉，日前，“风云气象卫星红外遥感亮度温度溯源标准研究”项目验收会在中国计量科学研究院（以下简称中国计量院）召开。由中科院上海技物所副所长丁雷研究员、国家卫星气象中心张勇副研究员等组成的验收专家组听取了项目报告，认真审阅了项目相关技术资料，并实地核查了项目完成情况。经评议，验收组专家一致同意项目通过验收。

气象卫星主要用于对地进行气象观测。星上所载的各种气象遥感器通过接收和测量地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射（一般是亮度温度值），并将其转换成电信号传送给地面站。这样，人们就可以据此预知天气，或准确衡量地球气候的变化。这些气象卫星上的设备对于“亮度温度”测量的准确程度直接影响着气象卫星的观测“效果”——天气预报是否准确、气候变化数据是否可靠，均依赖于这些设备的测量准确性。

 

据国际气象组织（WMO）和国际计量局（BIPM）于2010年联合发表的《全球气候观测系统的测量挑战》报告称，用于气候监测的气象卫星对温度测量的准确度应在0.1K以内，用于天气预报的气象卫星对于该准确度要求应不差于0.5K。然而，据我国气象卫星中心称，现有的风云卫星系统的测温载荷还达不到此要求。为此，中国计量院应中国气象卫星中心对于卫星“亮度温度”定量化的迫切需求，展开了历时2年的研究，并从量值源头及传递方法两个方面切实解决了这个问题。

 

据项目负责人，中国计量院热工所郝小鹏博士介绍，电子天平检定项目研究建立了具有自主知识产权的“真空低背景红外遥感亮度温度标准装置”，实现了强辐射背景条件下的微弱红外亮度传递。该标准装置采用真空低温光学系统、低温球型光路切换舱和低温真空环模舱设计方案，突破了比较测量中的光路等效一致、系统扩展性强和被校准黑体适应范围广等技术难题，实现了强辐射背景条件下的微弱红外亮度传递。

 

据了解，项目组研制的标准装置主要分为两大部分：一是准确的温标，即亮度温度量值的国家标准；二是用于传递该量值的装置——通过该装置可以直接校准用于卫星载荷标定的传递仪器，保证量传的准确性。其中，亮度温度标准装置可以满足（190~340）K、波长范围（1~1000）μm的红外亮度温度的测量，标准不确定度达到0.03K（300K/10μm）；而用于传递该量值的标准真空黑体辐射源发射率可达0.9999，标准不确定度达到0.015K（300K/10μm）。

 

在此基础上，郝小鹏研究团队还为风云三号04星红外高光谱载荷的实验室研制了一台宽温度范围不确定度为0.1K（k=2）的真空黑体辐射源，应用本项目成果解决了星载温度测量装置无法进行量值溯源导致的测量不准问题，成功实现了项目成果应用和服务于我国气象卫星。