今天（11月4日）上午，国家卫星气象中心发布了“黎明星看地球”观测图像，展示了由黎明和黄昏时段气象卫星从太空观测到的地球云图和城市灯光，这是我国首次利用国产业务气象卫星发布城市灯光产品。
“在8月的格陵兰岛边缘，能看出海冰融化的迹象。”国家卫星气象中心副主任张鹏介绍，黎明星可以观测到微光状态的极地图像，格陵兰岛的积雪也清晰可见。
黎明星自7月发射后，在7、8、9、10四个月份中不断提取出南半球的城市灯光，累计加工处理得到了其城市灯光图。张鹏做了个类比，在700公里高度来看地球的城市微光，就像在山顶观测山脚的萤火虫。
从南美洲亚马孙雨林上空的积云，可推断出当地对流情况
张鹏介绍，黎明星位于晨昏轨道，可观测地球的黎明和黄昏时段。本次发布的图像均来自黎明星搭载的微光型中分辨率光谱成像仪。
黎明和黄昏，是一天中地球辐射变化最快的阶段，容易引发灾害性天气。黎明星“拍出”的微光云图可在黎明、黄昏和夜间月光等弱光条件下对全球进行高分辨率观测，提供云、地表、海表的结构特征，供预报员会商以及数值天气预报模式使用，有助于提高灾害性天气监测与预报能力。
当地时间2021年10月17日18时，黎明星飞越南美洲大陆拍摄到的晨昏轨道云图与城市灯光图。国家卫星气象中心供图
“来看看黎明星在2021年10月17日（当地时间）黄昏时刻拍摄到的一轨卫星图像，此时卫星正飞越南美洲大陆。”张鹏介绍，卫星图像显示，南美洲大陆的西边太阳依旧照耀大地。
在大多数人看来，这张图片只提供了“左亮右暗”的信息，但在气象专家的眼中，从微光云图左侧的白亮色里能够推断出这些区域下方可能发生的天气情况。“受午后下垫面加热影响，可以看出南美洲北部亚马孙雨林上空可见大量的积云和积雨云发展，这些对流云排列密集，宽大的云砧彼此相连，在微光云图上呈白亮色，云顶高低起伏，局部区域可见突起的上冲云顶，表征着这些区域下方对流仍然在旺盛发展。”张鹏介绍。
此外，从这张图的右侧可看出，当天的黄昏时刻，南美洲大陆的东边灯火通明，城市的灯光在夜晚熠熠生辉。里约热内卢、巴西利亚、圣保罗等巴西大城市清晰可见。
在实际情况中，这张图片左右两侧的光亮度差异达到百万倍。张鹏介绍，黎明星的中分辨率光谱成像仪最大特点就是既能看清白天的景象，又能看清百万分之一弱光下夜晚的灯光。
除了晨昏时刻的“城市特供图”，黎明星此次还提供了一张拍摄于今年8月1日的北极可见光图像。
在北极圈附近，黎明星可以观测到微光状态的极地图像。极地气旋、格陵兰岛的积雪等清晰可见。8月的格陵兰岛边缘能看出海冰融化的迹象，此外，在格陵兰岛和冰岛之间海域，由于凌晨的辐射冷却，在洋面上形成了大片的团雾。
张鹏介绍，极地高空冷性大型涡旋系统，是极区大气环流的组成部分。其位置、强度以及移动不仅对极区，而且对中高纬地区的天气都有明显影响。
2021年8月1日拍摄的北极可见光图像。国家卫星气象中心供图
在700公里高度看地球的城市灯光，就像在山顶观测山脚的萤火虫
与正处于极昼的北极不同，同一时间下南极正处于极夜状态。南半球的冬季昼短夜长，以夜晚为主的图像有利于城市灯光的提取，此时的黎明星能观测到南半球星星点点的城市灯光。
“在今年9月观测到的南美洲城市灯光图中，能看到城市如同繁星一般闪耀在南美洲大陆上，圣保罗、里约热内卢、布宜诺斯艾利斯、圣地亚哥等大城市清晰可见。亚马孙雨林则是一片漆黑。”
张鹏介绍，巴西的圣保罗和阿根廷的布宜诺斯艾利斯分别是南美洲第一和第二大城市，二者亮度不相上下，且灯光面积和亮度明显比中小城市更大、更明亮。巴西的里约热内卢和巴西首都巴西利亚相比于第一大城市圣保罗，亮度上还是略逊一筹。“仔细看，还可以看出连接各个城市，特别是圣保罗和布宜诺斯艾利斯向外延展的卫星城市和路网。”张鹏说。
这次展示了南美洲的城市灯光图，什么时候可以获得北半球、特别是中国地区的城市灯光图？张鹏解释，关于为什么这次观测的是南美洲城市灯光，这跟黎明星、太阳、地球之间的位置有关系。大家都知道，一年之中太阳光照沿着南北纬回归线摆动，这种周期性的光照加上黎明星的轨道位置，使得每年的6、7、8月份，黎明星观测到的北半球图像以白天为主、南半球以夜晚为主；反之，在每年的12、1、2月份，黎明星北半球的图像以夜晚为主、南半球以白天为主，而以夜晚为主的图像有利于城市灯光的提取。
“因此，黎明星7月发射之后，我们利用7、8、9、10月份的图像提取了南半球的城市灯光。从11月开始，我们开始收集北半球的夜光图像，预计通过11、12月和明年1、2月份的图像收集，我们在明年2月份可以给出北半球的城市灯光图。之后，我们将以半年为周期，每年定期发布南北半球的城市灯光图像。”
这次发布的城市灯光产品，和通常看到的卫星图像有什么区别，又有什么用处？张鹏介绍，通常气象卫星都是在光照条件非常好的情况下才可拍摄图像，但黎明星瞄准的是地球的晨昏时段，此时光照条件不好，但它却可以在微弱光源条件下进行遥感观测。
另外，通常气象卫星观测的是像台风、气旋一样，百公里以上的大尺度目标。但黎明星由于观测时段特殊，除了观测这些大尺度的气象信息之外，还增加了对城市微光的观测。“城市微光跟之前的观测目标相比，一个是范围小，另外一个是光源弱。获得这样的图像信息还是非常难的，打个比方，我们在700公里高度来看地球的城市微光，就像在山顶观测山脚的萤火虫。”张鹏进一步介绍，普通的卫星遥感仪器是看不到城市灯光这样的微弱光源的，而黎明星专门增加了夜视功能，让我们能够看到夜间微弱光源的能量，并通过一系列的算法识别出来这种小尺度、弱光的城市灯光。
此外，张鹏介绍，城市灯光实际上反映了一个城市的空间结构，也间接地反映了城市经济人口情况，它可以广泛地应用于各种社会经济指标，比如碳排放、电能系统的评估，也可以用来评估住房居住等情况。
2021年9月拍摄的南美洲城市灯光图。国家卫星气象中心供图
“以上展示内容只是黎明星当前在轨测试工作的初步成果，随着黎明星年底交付使用，将会有更丰富的遥感产品对外公布。”张鹏说，期待黎明星在填补极轨气象卫星观测空白、提升数值天气预报等核心业务中实现独特作用，真正成为我国气象防灾减灾第一道防线的排头兵，为保障生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好作出突出贡献。
新京报记者 王景曦
编辑 张磊 校对 杨许丽
