站在“树顶”看雪

本文转自：中国气象报

站在“树顶”看雪

——记风云三号气象卫星东北林区积雪联合观测试验

2月9日，风云三号气象卫星东北林区积雪联合观测试验团队在五营森林生态监测塔附近开展雪面光谱观测。图/荔千妮

通过“星-空-塔-地”一体化遥感同步观测，验证风云三号卫星林区积雪遥感产品精度，探索林区积雪漏判多、雪表反照率不准、雪深和雪水当量不稳定等问题的产生机理和解决方法。

试验团队：国家卫星气象中心牵头，黑龙江省气象局、中国科学院东北地理与农业生态研究所联合实施，北京师范大学、南京大学、兰州大学、中国科学院西北生态环境资源研究院、中国科学院空天信息创新研究院等单位共34名试验队员参与。

试验地点：中国气象局五营森林生态监测站

立春已过，但北方依然寒冷。2月7日，国家卫星气象中心4名队员从北京飞往伊春。出发前，太阳光度计等5台 （套） 大型仪器已通过物流提前发到观测试验所在地——伊春市丰林县气象局，易损坏的仪器则由队员随身携带。

东北的冬季寒冷而干燥，飞机落地后，凛冽的寒风就透过廊桥吹来。

此次试验任务艰巨。林区树木高大挺拔，最高能达到45米，对常规地面观测手段影响很大。为此，我们专门请中国科学院东北地理与农业生态研究所针对风云三号D星微波成像仪的频点配置，预先研制了相匹配的地基微波辐射计。试验前两天，在丰林气象局配合下，大家将300多公斤的设备徒手吊装在高达70米的森林生态监测塔上并通过测试，实现了塔基的林区冠层顶微波辐射观测，为卫星同步观测校验提供了关键对比源。

林区积雪和空旷的平地积雪有很大差异。阔叶林树枝对雪的拦截作用有限，雪可直接落到地面；常绿针叶林则对降雪有显著截留作用，树枝上的雪多数直接升华而不是在地面上融化，对土壤墒情和地表向上的微波辐射均有较大影响。因此，此行的另一个重要目的就是探究林下的积雪参数特性，测量积雪的微物理指标，为卫星遥感积雪算法提供实地观测参数。

试验前后各两天，我们针对风云三号D星开展了4次星-空-塔-地同步观测。天上有卫星和无人机观测，塔上有微波、辐射观测等，地面上有气象站和试验专门布设的仪器自动观测，其他人员则开展人工定点和线路观测。试验还委托伊春市气象局加密施放了4次与卫星同步的探空气球。实际上，卫星一天中两次掠过试验区，但东北的严寒导致试验团队无法在夜间开展空地观测，因此，夜间只有星-塔同步自动观测。

在零下二十多摄氏度的环境下工作是多数队员鲜有的经历，以往的野外试验经验显然不再适用。例如，正常固定仪器时用到的塑料扎带，在低温环境下会从高弹态转变为脆弱态，一扯就坏；仪器的电池一般情况下可工作8小时以上，现在只够用两个多小时，而边充电边使用会严重影响电池寿命和使用安全。为了抓住宝贵的观测窗口期，队员们随机应变，利用绳子代替塑料扎带固定仪器，并在电源外贴满暖宝宝提高电池温度……

2月10日，大雪。全体试验队员前往伊春市气象局参加风云气象卫星应用论坛，来一场头脑风暴。

2月11日和12日，依旧没有合适的卫星过境观测窗口，试验团队利用半天时间整理数据，总结分析，并对后续观测细节进行规划。还前往丰林国家自然保护区内部和外缘，开展了近百公里的线路积雪调查。

大雪让本不好走的山路变得更加崎岖危险。尽管前期做好了充分准备，车辆还是在前往保护区观测点的路上陷在雪中无法动弹。大家在风中铲雪、推车，酷寒的滋味只有在场人员才能真切体会。好在人多力量大，车最终被推了出来，成功脱困。

一路上，我们对沿线雪剖面的雪压、雪深、雪比表面积，分层雪密度、雪粒径、形态、温度、水分和介电常数，以及试验点森林参数进行了观测记录。此外，还在部分观测点利用无人机进行多光谱、热红外和四分量辐射观测。

针对此次试验，我们历时两年联合设计了星-空-塔-地的一体化遥感同步观测方案。虽然整个观测项目时间长、种类多、任务重，但前期筹划到位、布置周密，队员们又不畏艰苦、通力合作，因此观测任务圆满完成。

通过观测东北森林积雪的各项指标，可探索林区积雪漏判多、雪表反照率不准、雪深和雪水当量不稳定等问题的原因和解决方法，为现有模型参数本地化修正奠定数据基础，为东北林区积雪风云卫星被动微波、可见光和红外遥感反演算法发展与改进提供可靠数据支撑，也为今后东北地区春播春种土壤墒情预报气象服务提供一定观测支持。

（团队成员：郑照军、张勇、张立军、张晓涵；本报实习记者史光浩、记者王亮采访整理）