張志清董瑤海2丁雷3王淦泉3方翔張效信黃富祥

（1 國家衛(wèi)星氣象中心，2 上海航天技術(shù)研究院，3 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所）

我國首顆第二代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云-4升空

China's First Second-generation FY-4 Meteorological Satellite Launched

張志清1董瑤海2丁雷3王淦泉3方翔1張效信1黃富祥1

（1 國家衛(wèi)星氣象中心，2 上海航天技術(shù)研究院，3 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所）

2016年12月11日，我國第二代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)星風(fēng)云—4由長征—3B運載火箭發(fā)射升空。它采用三軸穩(wěn)定控制，接替采用自旋穩(wěn)定的風(fēng)云—2，其連續(xù)性、穩(wěn)定性可大幅度提高我國靜止氣象衛(wèi)星探測水平。衛(wèi)星的輻射成像通道由風(fēng)云-2的5個增加到14個，接近歐美第三代靜止氣象衛(wèi)星的16個通道。風(fēng)云—4還配備了有912個光譜探測通道的干涉式大氣垂直探測儀，可在垂直方向上對大氣結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高精度定量探測，這是歐美第三代靜止氣象衛(wèi)星所不具備的。

1 任務(wù)概述

風(fēng)云-4是我國第二代靜止氣象衛(wèi)星，采用大型三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制平臺，裝載多種有效載荷，包括先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀、靜止軌道干涉式紅外探測儀、閃電成像儀和空間天氣監(jiān)測儀器等。其中，干涉式紅外探測儀是國際上第一臺裝載在靜止軌道氣象衛(wèi)星上使用的同類儀器；閃電成像儀是國內(nèi)首次裝載在衛(wèi)星上，可實現(xiàn)對大氣中發(fā)生的閃電進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測；輻射成像儀的性能是我國靜止軌道氣象衛(wèi)星攜帶的同類儀器中最先進(jìn)的。首發(fā)星為科研試驗衛(wèi)星風(fēng)云-4A，其主要任務(wù)是：①獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測數(shù)據(jù)和圖像，特別是高頻次的區(qū)域圖像。全面提高對地球表面和大氣物理參數(shù)的多光譜、高頻次、定量探測能力。②實現(xiàn)大氣三維結(jié)構(gòu)探測，獲得垂直分辨率和精度更高的溫度和濕度參數(shù)。③實現(xiàn)閃電成像觀測，獲取觀測覆蓋區(qū)范圍內(nèi)的閃電分布圖。④利用星載轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行衛(wèi)星圖像和產(chǎn)品的廣播分發(fā)和自然災(zāi)害警報信息發(fā)布。⑤利用數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)自動收集多種地球環(huán)境參數(shù)資料。⑥監(jiān)測太陽活動和空間環(huán)境，為空間天氣預(yù)報業(yè)務(wù)和研究提供觀測數(shù)據(jù)。

2 主要特點

風(fēng)云-4與國際同期先進(jìn)靜止氣象衛(wèi)星，如美國2016年11月19日新發(fā)射的首顆新一代靜止氣象衛(wèi)星—地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星-R（GOES-R）以及歐洲氣象衛(wèi)星組織的“第三代靜止氣象衛(wèi)星”（MTG）相比，處于相當(dāng)?shù)乃?，但在紅外大氣探測方面處于領(lǐng)先地位。風(fēng)云-4衛(wèi)星具有以下特點：

1）多。風(fēng)云-4單顆靜止軌道氣象衛(wèi)星裝載有效載荷最多。歐洲“第三代靜止氣象衛(wèi)星”分為成像衛(wèi)星（MTG-I）和探測星（MTG-S）兩種衛(wèi)星，分別裝載靈活組合成像儀和大氣紅外探測儀。美國“地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星”裝載先進(jìn)的基線成像儀、閃電成像儀和空間天氣監(jiān)測儀器包。而風(fēng)云-4靜止氣象衛(wèi)星單顆衛(wèi)星就裝載4種有效載荷。不僅如此，為了驗證毫米波亞毫米波準(zhǔn)光學(xué)分光等微波探測關(guān)鍵技術(shù)，衛(wèi)星還搭載了微波探測儀試驗載荷，是同類衛(wèi)星裝載有效載荷種類和數(shù)量最多的。

2）精。風(fēng)云-4是我國靜止軌道衛(wèi)星中姿態(tài)測量與控制、觀測儀器指向鏡角度測量及控制精度最高的；衛(wèi)星的測距、定軌精度也是我國靜止軌道遙感衛(wèi)星中最高的。由于氣象衛(wèi)星主要是對大氣進(jìn)行觀測，而地球的云覆蓋率約為1/3，特別是區(qū)域的臺風(fēng)和雨天，觀測得到的幾乎都是云的圖像，云圖應(yīng)用的基礎(chǔ)之一是將每個觀測的像素在地球上進(jìn)行準(zhǔn)確地定位處理，所以在靜止軌道上對地成像的分辨率越高，需要衛(wèi)星的姿態(tài)測量和觀測儀器掃描鏡角度測量及控制精度越高。衛(wèi)星的空間位置是圖像定位的主要參數(shù)，是靠地面測距進(jìn)行確定的。風(fēng)云-4采用了雙頻、多站測距的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)快速測距和定軌，定軌精度比風(fēng)云-2提高1個量級。圖像定位精度和輻射定標(biāo)精度都達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3）新。在風(fēng)云-4衛(wèi)星上裝載了通道最多、成像最快的輻射成像儀，它有14個光譜通道（目前風(fēng)云-2上的掃描輻射成像儀為5個通道），全圓盤成像時間為15min（風(fēng)云-2為30min）。國際上首次在靜止軌道氣象衛(wèi)星上裝載了干涉式紅外探測儀，光譜通道達(dá)到1600個，可以實現(xiàn)對大氣的溫濕度結(jié)構(gòu)的三維探測。我國首次在衛(wèi)星上裝載閃電成像儀，能實現(xiàn)全天時對發(fā)生在大氣中的總閃電（云內(nèi)閃、云間閃和云地閃）分布進(jìn)行實時監(jiān)測。同時，我國首次在衛(wèi)星上裝載了磁通門磁強計，用于對空間磁場進(jìn)行探測。

4）靜。風(fēng)云-4衛(wèi)星裝載的干涉式紅外探測儀是光譜測量載荷，其正常工作時不僅需要物像間有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而且要求確定光譜位置和干涉圖的對比度變化。在風(fēng)云-4衛(wèi)星平臺上運動部件多，如動量輪、掃描機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、制冷機等，它們產(chǎn)生的振動或振蕩叫微振動。微振動會誘發(fā)干涉儀動鏡傾斜或動鏡運動系統(tǒng)共振，造成光程差超差，導(dǎo)致光譜圖無法反演或出現(xiàn)“鬼線”，其高頻頻率成分會直接進(jìn)入分析光譜內(nèi)，混淆真實譜線。分析和試驗表明，在探測儀動鏡模態(tài)頻率附近1mg的微線振動就會導(dǎo)致其光譜性能的明顯退化，在特定頻段內(nèi)，20mrad/s2量級的角振動就能使載荷的掃描鏡控制精度明顯下降。所以，微振動抑制是一項關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過針對性的微振動抑制設(shè)計和措施，使微振動在探測儀動鏡模態(tài)頻率附近達(dá)到小于0.1mg，全頻段的角振動量小于10mrad/s2，完全滿足星載儀器的正常工作要求。

3 平臺簡介

風(fēng)云-4衛(wèi)星采用六面柱體構(gòu)型、貯箱平鋪方案，具有對地面積大、質(zhì)心低等優(yōu)點，可保證載荷對安裝面積更大的要求，同時降低發(fā)射過程中載荷的振動響應(yīng)；采用單太陽電池翼方案，預(yù)留完整的對應(yīng)一側(cè)用作載荷輻射制冷器的散熱面，保證高精度定標(biāo)需求；采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制，與自旋穩(wěn)定方式相比可明顯增加對地掃描成像和探測的時間；采用雙總線體制，星務(wù)管理由低速1553B總線實現(xiàn)，載荷觀測數(shù)據(jù)采用空間線（SpaceWire，一種專門用于航天器高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偩€標(biāo)準(zhǔn)）傳輸，配置靈活、可靠性高。風(fēng)云-4衛(wèi)星設(shè)計壽命7年，發(fā)射質(zhì)量5400kg。

風(fēng)云-4衛(wèi)星平臺包括結(jié)構(gòu)、熱控、姿軌控、推進(jìn)、電源、測控、數(shù)管、總體電路、數(shù)傳、轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)收集等分系統(tǒng)。

風(fēng)云—4靜止氣象衛(wèi)星總裝狀態(tài)

4 有效載荷

風(fēng)云-4裝載了多種先進(jìn)有效載荷。

先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀

先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀是我國第一臺在三軸穩(wěn)定的靜止軌道氣象衛(wèi)星上裝載的全譜段可見光/紅外成像載荷。與風(fēng)云-2掃描輻射計相比，其光譜通道數(shù)量大幅增加，空間分辨率和時間分辨率成倍提高，溫度分辨率明顯提高，光譜分辨率顯著提高，輻射定標(biāo)精度進(jìn)一步提升。載荷具有靈活的區(qū)域成像功能，可獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測數(shù)據(jù)和圖像，包括晝夜的地球全圓盤圖像、高頻次的區(qū)域圖像，可全面提高對地球表面和大氣物理參數(shù)的多光譜、高頻次、定量探測能力。它采用雙掃描鏡結(jié)合三反射光學(xué)系統(tǒng)、線列陣探測器和輻射制冷器的掃描成像技術(shù)方案，成像時東西掃描鏡和南北掃描鏡分別進(jìn)行線性掃描和步進(jìn)掃描，東西方向是從東到西、從西到東往復(fù)式掃描，南北方向是從北到南步進(jìn)掃描；采用高精度掃描控制系統(tǒng)確保圖像配準(zhǔn)精度和成像分辨率。其主要性能為：14個探測通道，覆蓋可見光至長波紅外譜段范圍(0.45～13.8μm)；空間分辨率按通道分別為0.5km、1km、2km、4km；可見光/近紅外通道信噪比優(yōu)于150～400dB；紅外通道溫度靈敏度優(yōu)于0.05～0.3K；輻射制冷工作溫度達(dá)到80K；全圓盤成像時間分辨率15min；恒星敏感-6等星信噪比大于16；掃描鏡靜態(tài)指向不確定度優(yōu)于2″（3σ），成像段動態(tài)指向不確定度優(yōu)于1.5″（3σ）；該載荷具有在軌全光路、全譜段的定標(biāo)功能，實現(xiàn)紅外優(yōu)于1K、反射波段優(yōu)于5%的定標(biāo)精度。

先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀

靜止軌道干涉式紅外探測儀

閃電成像儀

靜止軌道干涉式紅外探測儀應(yīng)用邁克爾遜干涉原理進(jìn)行高光譜測量，并通過傅里葉變換獲得探測目標(biāo)的紅外吸收光譜，同時具有光譜分辨率高和探測靈敏度高的優(yōu)勢，能高頻次地對被觀測區(qū)域進(jìn)行大氣的溫濕度廓線和痕量氣體含量的高精度探測，實現(xiàn)大氣溫度和濕度參數(shù)的三維垂直結(jié)構(gòu)觀測，為數(shù)值天氣預(yù)報提供輸入數(shù)據(jù)，為災(zāi)害性天氣監(jiān)視和大氣化學(xué)成份探測服務(wù)，這是遙感領(lǐng)域紅外光譜技術(shù)的一次躍升。該載荷是世界上首臺在靜止軌道上對大氣進(jìn)行高光譜觀測的紅外儀器，具有獨創(chuàng)性。采用二維掃描鏡配合離軸主望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)收集大氣能量、通過機械制冷機冷卻面陣探測器和輻射制冷器冷卻后光路、動鏡式傅立葉干涉儀進(jìn)行探測的總體設(shè)計方案。機械制冷機實現(xiàn)60K的制冷溫度，冷卻長波32×4焦平面陣列光導(dǎo)探測器到65K溫區(qū)、中波32×4焦平面陣列探測器到75K溫區(qū)。它由兩塊平面掃描鏡、掃描機構(gòu)、高精度角度傳感器、掃描控制及驅(qū)動裝置組成掃描系統(tǒng)，在東西和南北兩個方向上作步進(jìn)-駐留掃描。其主要性能為：探測4.44～6.06μm和8.85～14.3μm譜區(qū)的中長波紅外輻射光譜分布；光譜分辨率達(dá)到0.625cm-1；中波紅外波段靈敏度優(yōu)于0.1mW/m2·sr·cm-1，長波紅外波段靈敏度優(yōu)于0.5mW/m2·sr·cm-1；星下點空間分辨率為16km；可實現(xiàn)5000km×5000km區(qū)域“小時”級的探測。該載荷同時具有空間分辨率為2km的可見光凝視成像能力，進(jìn)行云檢測；為確保穩(wěn)定探測，指向不確定度優(yōu)于±1″。

靜止軌道干涉式紅外探測儀

閃電成像儀

我國首次研制的星載閃電成像儀，能夠?qū)Ω采w區(qū)域的閃電進(jìn)行實時、連續(xù)不間斷的觀測。它主要由光學(xué)系統(tǒng)、聚焦平面陣、實時事件處理器、格式編排器和電子控制等4部分組成。光學(xué)系統(tǒng)鏡頭有一個帶寬為1nm的窄帶濾光片，確保777.4nm波長的閃電光譜信號通過。由于閃電成像高達(dá)500幀/秒，數(shù)據(jù)量巨大，不可能將全部的原始數(shù)據(jù)實時傳輸至地面，所以將在星上進(jìn)行實時處理后得到的閃電事件傳回地面。與此同時，為了驗證星載算法的正確性，以及為了獲得最優(yōu)算法參數(shù)再上注衛(wèi)星，可以選擇一個小區(qū)域原始閃電數(shù)據(jù)下傳至地面，這是我國閃電成像儀的一個技術(shù)特點。閃電成像儀星下點空間分辨率為7.8km，與國際同類衛(wèi)星基本相同。

空間天氣監(jiān)測儀器

風(fēng)云-4靜止氣象衛(wèi)星不僅是對地球大氣觀測的優(yōu)選平臺，也是對空間天氣和空間環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的理想平臺。風(fēng)云-4衛(wèi)星上的空間環(huán)境監(jiān)測儀器中包含有高能粒子探測器、磁強計和空間天氣效應(yīng)探測器。

1）高能粒子探測器。它包括高能質(zhì)子探頭和高能電子探頭，可測量高能質(zhì)子（能量范圍為0.4～4 M e V）和高能電子（能量范圍：1～165MeV和大于165MeV），并且在三軸穩(wěn)定平臺的多個方向上安裝了粒子探頭，可進(jìn)行粒子的多方向流量探測。

2）磁強計。它可測量地球矢量磁場，測量范圍±400nT，由2個磁通門探頭和一些電子學(xué)設(shè)備組成。磁場探測儀的電子學(xué)設(shè)備安裝在衛(wèi)星內(nèi)部，探頭則安裝在衛(wèi)星艙外6m長的伸桿上，采用雙探頭差分探測，可以得到衛(wèi)星周圍空間環(huán)境磁場。

3）空間天氣效應(yīng)探測器。它包括輻射總劑量探測器、表面電位探測器和深層充電探測器，這是我國首次在靜止軌道衛(wèi)星上同時搭載有空間環(huán)境和效應(yīng)探測儀器。

數(shù)據(jù)和產(chǎn)品轉(zhuǎn)發(fā)器

高能粒子探測器和輻射總劑量探測儀

磁強計、表面電位探測器和深層充電探測器

風(fēng)云-4衛(wèi)星攜帶有L頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，實現(xiàn)經(jīng)地面處理的觀測數(shù)據(jù)實時廣播。靜止氣象衛(wèi)星在國際上常被稱為天氣衛(wèi)星，這是由于其運行的軌道特點，可以對所觀測覆蓋區(qū)域的天氣及變化進(jìn)行實時、連續(xù)、高頻次的監(jiān)測，這些數(shù)據(jù)對于天氣分析的時效性十分重要，要求數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綒庀笈_站。美國新一代靜止氣象衛(wèi)星設(shè)計了直接數(shù)據(jù)廣播鏈路（GOES-R ReBroadcast，GRB），廣播數(shù)據(jù)速率達(dá)到31Mbit/s。我國風(fēng)云-4直接廣播包括高速數(shù)據(jù)傳輸和低速數(shù)據(jù)傳輸，其中高速數(shù)據(jù)廣播傳輸速率達(dá)到20Mbit/s，以滿足不同的用戶。

數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)發(fā)器

風(fēng)云-4繼續(xù)兼容風(fēng)云-2的數(shù)據(jù)收集功能。通過放置在海洋、海島、湖泊、高山、沙漠、森林、移動物體等處的數(shù)據(jù)收集平臺，可采集的多種地球環(huán)境信息發(fā)送到衛(wèi)星，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回地面接收站，進(jìn)行實時、連續(xù)的數(shù)據(jù)收集。

災(zāi)害警報廣播轉(zhuǎn)發(fā)器

靜止氣象衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線方向圖覆蓋幾乎1/3的地球，使用國際電信聯(lián)盟全球劃分給靜止氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)的L頻段，具有無雨衰的得天獨厚的優(yōu)點。利用靜止氣象衛(wèi)星廣播災(zāi)害警報信息，具有及時、可靠、覆蓋面廣的優(yōu)勢。

5 應(yīng)用前景

風(fēng)云-4靜止氣象衛(wèi)星是世界上先進(jìn)的氣象衛(wèi)星，此次設(shè)計建設(shè)的地面應(yīng)用系統(tǒng)是迄今最為復(fù)雜的地面系統(tǒng)。在衛(wèi)星發(fā)射入軌后，由空間段的衛(wèi)星和地面應(yīng)用系統(tǒng)共同構(gòu)成我國新一代的靜止氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)，衛(wèi)星的原始觀測數(shù)據(jù)是現(xiàn)在運行的風(fēng)云-2的80倍，處理生成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)則是其160倍，用于天氣預(yù)報和服務(wù)的資料要實時分發(fā)給氣象預(yù)報中心、臺站與政府決策部門。充分體現(xiàn)了星地協(xié)同，穩(wěn)定可靠，自動高效，發(fā)揮效益的特殊性。

風(fēng)云-4靜止氣象衛(wèi)星高時空分辨率成像資料、閃電監(jiān)測資料、大氣三維溫濕度探測資料和空間天氣監(jiān)測資料，將在天氣監(jiān)測與預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和空間天氣監(jiān)測預(yù)警等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為氣象、農(nóng)業(yè)、水利、林業(yè)、環(huán)境、能源、航天航空、海洋和科技等提供更多的服務(wù)，為減少人民生命財產(chǎn)損失和社會發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)。

天氣監(jiān)測與預(yù)報預(yù)警

利用衛(wèi)星上干涉式紅外探測儀數(shù)據(jù)反演得到的高頻次大氣溫濕度廓線及其派生的大氣不穩(wěn)定指數(shù)，可以提前有效監(jiān)測到暴雨系統(tǒng)發(fā)生前環(huán)境條件的變化，在還是晴朗無云的大氣中提前發(fā)現(xiàn)極端天氣的蛛絲馬跡。利用風(fēng)云-4高時空分辨率成像儀資料，可以提前檢測到小尺度但快速發(fā)展的初生對流。融合這些資料，在臨近預(yù)報中可實現(xiàn)對初生對流的判識，以及對成熟對流系統(tǒng)的識別、追蹤和外推預(yù)報。閃電是對流系統(tǒng)發(fā)展的示蹤信號，閃電成像儀對閃電的實時監(jiān)測，為監(jiān)測對流系統(tǒng)的發(fā)展提供重要信息。這些觀測能力的提升必將提高對暴雨、強對流天氣的短時臨近預(yù)報和預(yù)警的能力。

在臺風(fēng)分析和預(yù)報方面，能夠每分鐘對東西、南北各1000km的臺風(fēng)覆蓋區(qū)域觀測1次，高頻次的500m分辨率圖像可以提供臺風(fēng)云結(jié)構(gòu)及其演變的精細(xì)化動態(tài)信息，特別是對臺風(fēng)眼區(qū)的監(jiān)測，可彌補目前在軌衛(wèi)星云圖時空分辨率不夠高的缺點，為臺風(fēng)定位、定強提供更精細(xì)的觀測資料，將是監(jiān)測和預(yù)報其發(fā)生、發(fā)展、演變和消亡整個生命史的有力工具。

數(shù)值預(yù)報應(yīng)用

世界上首次在靜止衛(wèi)星上裝載的干涉式紅外探測儀將實現(xiàn)對我國及周邊地區(qū)1小時1次、間隔僅16km的密集的大氣溫濕分布的垂直探測，彌補陸地探空站間隔約200km，每天探測兩次的嚴(yán)重不足；成像儀資料可以提供高密度云導(dǎo)風(fēng)資料，水汽等高精度定量監(jiān)測產(chǎn)品，這些資料被同化進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報模式中，可提高數(shù)值天氣預(yù)報特別是區(qū)域數(shù)值預(yù)報的精度，進(jìn)一步提高短時臨近預(yù)報的精度。

氣候預(yù)測與氣候資源利用

厄爾尼諾／拉尼娜是氣候預(yù)測的強信號之一，風(fēng)云-4衛(wèi)星觀測范圍覆蓋西太平洋和印度洋海域，可密切監(jiān)測海表溫度的變化，為氣候監(jiān)測和預(yù)測提供有效的觀測依據(jù)；可以對亞洲季風(fēng)區(qū)多時間尺度對流活動進(jìn)行實時監(jiān)測，如季風(fēng)環(huán)流、季風(fēng)降水以及亞洲夏季風(fēng)開始和結(jié)束時間、推進(jìn)過程和強度等。另外，更加精細(xì)的可見光資料、云產(chǎn)品、入射太陽輻射產(chǎn)品是太陽能資源評估的重要參數(shù)。

災(zāi)害及環(huán)境監(jiān)測

試驗中的風(fēng)云-4衛(wèi)星

風(fēng)云-4具備高時空分辨率的特點，可以在諸如森林草原火災(zāi)、洪澇、霧霾、藍(lán)藻水華等災(zāi)害和環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮重要作用，除了可對災(zāi)害進(jìn)行判識之外，還可以掌握其時變特征，監(jiān)測災(zāi)害發(fā)生的全過程。它還有一個特色，專門設(shè)置的高溫目標(biāo)中波紅外探測通道，對地表高溫信息敏感，可以對快速發(fā)展的中小面積火點進(jìn)行識別和監(jiān)測。

高光譜分辨率成像儀資料可以反演大氣氣溶膠光學(xué)厚度，進(jìn)而得到PM10和PM2.5濃度值，可以監(jiān)測大氣污染的時空變化，為污染監(jiān)測及防控提供重要數(shù)據(jù)。

人工影響天氣

一方面，綜合利用風(fēng)云-4、地面雷達(dá)、常規(guī)和數(shù)值預(yù)報資料，可在人影作業(yè)臨近時間，判識作業(yè)目標(biāo)的云系屬性和發(fā)展?fàn)顩r，包括層狀云和對流云的演變情況，輔助確定作業(yè)方案。另一方面，將風(fēng)云-4觀測與人影作業(yè)配合，可對作業(yè)效果進(jìn)行云頂觀測分析和評估。

航空

風(fēng)云-4靜止氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)提供航空關(guān)注的云類型、云相態(tài)、對流、火山灰、閃電、高空湍流（對流層頂折疊）等監(jiān)測產(chǎn)品，可以用于飛行安全保障。

支持大氣科學(xué)前沿性探索

大氣科學(xué)的發(fā)展離不開觀測技術(shù)的提高，新的觀測數(shù)據(jù)將支持大氣科學(xué)的前沿性研究。比如快速發(fā)展對流的研究；利用3～4層不同高度云的相對移動可研究局地垂直風(fēng)切變；對中尺度對流系統(tǒng)云頂重力波分布進(jìn)行研究等。

空間天氣應(yīng)用

風(fēng)云-4空間環(huán)境探測器數(shù)據(jù)可用于災(zāi)害性空間天氣事件的監(jiān)測，并對太陽活動、地磁環(huán)境、電離層和高層大氣環(huán)境以及衛(wèi)星運行環(huán)境開展預(yù)報服務(wù)。如高能粒子探測數(shù)據(jù)可直接用于預(yù)警一些潛在空間天氣威脅，太陽高能質(zhì)子（大于10MeV）事件實時監(jiān)測預(yù)警；高能電子（大于2MeV）流量數(shù)據(jù)可用于計算衛(wèi)星儀器發(fā)生充放電現(xiàn)象的概率，為衛(wèi)星儀器正常運行監(jiān)測提供服務(wù)；而粒子的投擲角分布則有助于進(jìn)一步了解同步軌道粒子的動力學(xué)過程，提高對輻射帶環(huán)境的理解和認(rèn)識；地球同步軌道的磁場探測數(shù)據(jù)不僅可以驗證全球磁場模型，同化到磁場模型中支持高精度磁場模型構(gòu)建，還可以用于評估地磁活動水平，估算衛(wèi)星是否穿越磁層頂和舷激波，或者為一些空間天氣數(shù)值預(yù)報模型提供輸入，促進(jìn)對太陽風(fēng)-磁層相互作用過程的科學(xué)理解；可以獲得衛(wèi)星充電、單粒子事件、輻射劑量和碎片等預(yù)警和預(yù)報指數(shù)，并在衛(wèi)星或載荷狀態(tài)異常時進(jìn)行綜合分析，甄別是否由空間天氣事件引起，為衛(wèi)星在軌安全運行提供保障等。