風(fēng)云三號(hào)（FY-3）衛(wèi)星是我國(guó)新一代系列化、業(yè)務(wù)化運(yùn)行的極軌氣象衛(wèi)星。B星（FY-3B）是該系列的第二顆星，于2010年11月5日發(fā)射。星上裝載的微波濕度計(jì)（MWHS）由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱“空間中心”）微波遙感技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制，于2010年11月11日開機(jī)工作。該載荷圓滿完成了在軌考核的各項(xiàng)測(cè)試，儀器工作狀態(tài)穩(wěn)定，性能良好，所有指標(biāo)滿足任務(wù)要求，靈敏度和探測(cè)精度均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。由于其在軌運(yùn)行的出色表現(xiàn)，得到了用戶的高度評(píng)價(jià)，被譽(yù)為風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星上的亮點(diǎn)載荷，已在軌正常運(yùn)行10周年（壽命考核為3年），累計(jì)獲取約242G字節(jié)的有效遙感數(shù)據(jù)，是迄今為止國(guó)內(nèi)壽命最長(zhǎng)的星載微波輻射計(jì)。

　　圖一：FY-3B微波濕度計(jì)

　　FY-3B微波濕度計(jì)為全功率型微波輻射計(jì)，在軌正常工作模式下，兩副偏置拋物面天線在掃描機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下，以跨軌連續(xù)變速掃描方式完成周期性對(duì)地和定標(biāo)源觀測(cè)。在8/3秒的掃描周期內(nèi)，以天底點(diǎn)為中心對(duì)地觀測(cè)掃描張角為±53.35度，連續(xù)采樣98個(gè)點(diǎn)，采樣間隔為1.1度，包括183.31GHz和150GHz兩個(gè)工作頻率。其中水汽吸收線183.31GHz為主探測(cè)頻率，在其附近設(shè)置了三個(gè)通道，分別探測(cè)大氣850hPa, 500hPa和300hPa高度層水汽的分布特征；窗區(qū)150GHz為輔助探測(cè)頻率，設(shè)置雙極化探測(cè)通道，用于探測(cè)近地表的背景微波輻射，主要用于探測(cè)全球降雨檢測(cè)、大氣濕度廓線及強(qiáng)降雨等，可以為臺(tái)風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)降雨落區(qū)預(yù)測(cè)和分析提供全天時(shí)全天候監(jiān)測(cè)資料。

　　圖二： FY-3B微波濕度計(jì)全球亮溫圖（150GHz V極化）

　　圖三： FY-3B星微波濕度計(jì)在Hermine臺(tái)風(fēng)中的應(yīng)用（2016年）

　　在對(duì)FY-3B星微波濕度計(jì)資料進(jìn)行了長(zhǎng)期的跟蹤和評(píng)價(jià)后，歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）認(rèn)為，F(xiàn)Y-3B星微波濕度計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，對(duì)模式預(yù)報(bào)產(chǎn)生的影響已與歐洲或美國(guó)的同類儀器相當(dāng)，資料改進(jìn)了模式對(duì)對(duì)流層中層和高層濕度場(chǎng)的分析，增強(qiáng)了衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)的強(qiáng)壯性（魯棒性）。從2014年9月24日開始，ECMWF開始在其業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)模式中使用FY-3B星微波濕度計(jì)資料，標(biāo)志著我國(guó)微波濕度輻射測(cè)量精度和觀測(cè)穩(wěn)定性獲得國(guó)際用戶的認(rèn)可，衛(wèi)星遙感定量化應(yīng)用取得重大突破。

　　截至目前，風(fēng)云三號(hào)已發(fā)射4顆星，均搭載了微波濕度計(jì)，C星和D星在B星基礎(chǔ)上針對(duì)探測(cè)頻率和性能指標(biāo)進(jìn)行了升級(jí)換代，多星組網(wǎng)觀測(cè)大大提升了我國(guó)對(duì)天氣氣候系統(tǒng)星載監(jiān)測(cè)探測(cè)能力。課題組人員在重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的支持下，正在針對(duì)B星10年的有效觀測(cè)數(shù)據(jù)，開展在軌不確定分析，建立基礎(chǔ)氣候數(shù)據(jù)集（FCDR）。

　　圖四： FY-3A/B/C/D星微波濕度計(jì)在軌靈敏度對(duì)比

　　風(fēng)云三號(hào)B星微波濕度計(jì)在我國(guó)氣象業(yè)務(wù)部門也得到了具體應(yīng)用。GSI系統(tǒng)同化FY-3B微波濕度計(jì)資料后，通過(guò)分析場(chǎng)增量，改善了模式初始場(chǎng)，尤其是對(duì)對(duì)應(yīng)雨區(qū)濕度場(chǎng)改善明顯。在降水預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中，同化FY-3B微波濕度計(jì)后預(yù)報(bào)降水分布與實(shí)況更為一致，對(duì)預(yù)報(bào)降水落區(qū)和降水強(qiáng)度均有貢獻(xiàn)。

　　（a) 水汽混合比增量 （b) 溫度增量 （c) 緯向風(fēng)增量 (d) 經(jīng)向風(fēng)增量

　　圖五： FY-3B 微波濕度計(jì)在2014年7月13日華南暴雨過(guò)程中的應(yīng)用

　　(a) 雨量計(jì)實(shí)況降水分布（2014年7月13日7時(shí)）

　　(b) 同化FY3B微波濕度計(jì)前后預(yù)報(bào)效果

　　圖六： 微波濕度計(jì)同化效果比對(duì)（2014年7月13日7時(shí)）

　　風(fēng)云三號(hào)05星微波濕度計(jì)性能繼續(xù)大幅提高，目前已經(jīng)交付衛(wèi)星總體開展各種發(fā)射前試驗(yàn)，預(yù)計(jì)2021年上半年發(fā)射，屆時(shí)，微波濕度計(jì)將為全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)提供更高性能的微波觀測(cè)資料，在氣象監(jiān)測(cè)和模式預(yù)報(bào)中發(fā)揮作用，更好的為氣象和氣候業(yè)務(wù)服務(wù)。

　　圖七：風(fēng)云三號(hào)05星微波濕度計(jì)和研制團(tuán)隊(duì)

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