高原關鍵區風云氣象衛星與高分衛星聯合監測應用研究
在“西風-季風協同作用及其影響”任務“西風—季風協同作用對亞洲水塔變化的影響”專題支撐下，國家衛星氣象中心通過聯合多部門協同調度觀測，開展了針對高原科考關鍵區域的風云氣象衛星與高分衛星聯合監測及應用研究。
風云四號靜止氣象衛星可實現24小時、15分鐘一次的連續動態、實時監測，而高分四號衛星可對重點關注區實現50米分辨率、最多可達4小時/天的分鐘級連續觀測。通過將高分衛星與風云靜止氣象衛星的聯合監測和應用，有效集合了兩種衛星觀測模式的空間分辨率優勢和時間分辨率優勢，為西方-季風協同作用影響關鍵區研究提供高分辨衛星數據支撐。
自2020年起，“西風—季風協同作用對亞洲水塔變化的影響”專題組成了高原關鍵區高分衛星聯動觀測組，建立了“青藏高原研究所-國家衛星氣象中心-中國資源衛星應用中心-中國氣象科學研究”多部門協同調度的高分衛星觀測應用聯動流程（圖1所示）。其中青藏高原研究所提前1天通過數值預報開展高原關鍵區云場預報，確定24小時高原關鍵區云場發生發展的區域及時間，同時將觀測位置及時間提交國家衛星氣象中心，國家衛星氣象中心提交觀測申請表單給中國資源衛星應用中心開展觀測，觀測數據傳輸給國家衛星氣象中心，國家衛星氣象中心將獲取的GF-4觀測數據進行處理分析及圖像制作，之后將數據和圖像提供中國氣象科學院開展科學研究，并將觀測效果反饋青藏高原研究所，以為模式預報和評估效果改進提供參考。
圖1 多部門協同調度高分衛星觀測應用聯動流程
高分四號衛星觀測的高原影響關鍵區主要包括了青藏鐵路沿線、墨脫地區及喜馬拉雅山脈（圖2），共計實施了7次高分四號衛星成像指向控制，實現定時、定點、同步，分鐘級、50米空間分辨率的高分四號衛星觀測。
圖2 高分四號衛星高原觀測區域示意圖
課題組研發了高分衛星高時空分辨率云圖動畫產品，通過圖像增強和影像動態匹配技術，可以實現對流云團高時間頻次的連續動態追蹤（圖3）。高原上空小尺度的對流云具有突發性強、歷時短、易致災的特點，GF-4號衛星云圖顯示的云系內中小尺度對流的云型結構清晰，細節層次分明，較為稀薄的薄云也可以較好識別出來，有效地提高了云的識別精度，對于深入了解西風-季風背景下高原地區云和水汽結構、演變以及機理的探討有重要意義。
圖3 高分四號衛星精細化云圖監測（2020年8月4日 12:16）