中國計量院科技成果成功解決氣象測量準確性問題

從中國計量校準科學研究院官網獲悉，日前，"風云氣象衛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、國家衛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計量校準報告，認真審閱了項目相關技術資料，并實地核查了項目完成情況。經評議，驗收組專家一致同意項目通過驗收。

氣象衛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），并將其轉換成電信號傳送給地面站。這樣，人們就可以據此預知天氣，或準確衡量地球氣候的變化。這些氣象衛星上的設備對于"亮度溫度"測量的準確程度直接影響著氣象衛星的觀測"效果"——天氣預報是否準確、氣候變化數據是否可靠，均依賴于這些設備的測量準確性。

據國際氣象組織（WMO）和國際計量局（BIPM）于2010年聯合發表的《全球氣候觀測系統的測量挑戰》報告稱，用于氣候監測的氣象衛星對溫度測量的準確度應在0.1K以內，用于天氣預報的氣象衛星對于該準確度要求應不差于0.5K。然而，據我國氣象衛星中心稱，現有的風云衛星系統的測溫載荷還達不到此要求。為此，中國計量院應中國氣象衛星中心對于衛星"亮度溫度"定量化的迫切需求，展開了歷時2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權的"真空低背景紅外遙感亮度溫度標準裝置"，實現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系統、低溫球型光路切換艙和低溫真空環模艙設計方案，突破了比較測量中的光路等效一致、系統擴展性強和被校準黑體適應范圍廣等技術難題，實現了強輻射背景條件下的微弱紅外亮度傳遞。

據了解，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射率可達0.9999，標準不確定度達到0.015K（300K/10μm）。

在此基礎上，郝小鵬研究團隊還為風云三號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致的測量不準問題，成功實現了項目成果應用和服務于我國氣象衛星。