风云气象卫星微波大气探测回顾与展望*

何杰颖 张升伟 王振占 张 瑜

1（中国科学院国家空间科学中心 微波遥感技术重点实验室 北京 100190）

2（中国科学院大学 北京 100049）

0 引言

大气温度和湿度是全球数值天气预报和气候变化研究的关键要素，是描述大气热力学状态的两个重要参数，直接影响太阳短波辐射与地-气系统长波辐射之间的相互作用，进而影响全球辐射能量收支平衡。星载微波遥感观测具有覆盖广、观测连续、经济效益高等优点，是全球海洋、大气研究不可或缺的数据来源，以及气候和气象研究的重要手段[1]。美国、欧洲、俄罗斯等国家和地区的极轨气象卫星均先后搭载了大气温湿度微波探测仪，并在未来规划中仍将微波大气探测仪作为标配载荷[2]。

中国从20 世纪70 年代开始独立自主发展风云系列气象卫星。2008 年成功发射的FY-3A 星开启了中国第二代极轨系列气象卫星的时代，有效载荷包括光学、红外、微波遥感器及空间环境监测器等，其目标是实现全球全天候、多光谱、三维定量探测，以及云和降水参数的探测，监视大范围的自然灾害和生态环境变化[3-5]。FY-3 卫星分为01，02，03 和04 四个批次，计划发射卫星10 颗，截至2023 年10 月，已成功发射7 颗。其中：01 批包括 A，B两颗卫星；02 批包括C，D 两颗卫星；03 批包括E，F，G（降雨星），H 四颗卫星；04 批包括一颗降水星和一颗综合星，指标与03 批次一致[6]。

经过10 多年的发展，中国风云气象卫星微波大气湿度探测技术从无到有，从单一湿度探测发展到温度和湿度多通道同步探测，FY-3 卫星微波湿度计利用其微波探测优势，能全天时、全天候观测大气温湿度的垂直分布（廓线）、水气含量和降雨量等空间气象资料，为数值天气预报、气候变化研究和环境监测提供了重要参数，在大气探测领域特别是灾害性天气的预报和跟踪监测等方面发挥了重要作用。FY-3 卫星微波湿度计代表了目前中国星载微波辐射计的最高频率载荷，在轨表现良好，在国际气象组织中产生了积极影响。

1 风云卫星微波大气湿度探测历史回顾

1.1 风云三号01 批微波湿度计

微波湿度计（MWHS）是FY-3 卫星上的主载荷之一（见图1），可全天时、全天候探测全球大气湿度的垂直分布、水气含量和降雨量等空间气象资料[7]。搭载于FY-3A，B 星上的微波湿度计包括150 和183.31 GHz 两个探测频率，其中150 GHz 区别于国际同类设备，分为垂直（V）和水平（H）极化两个通道；183.31 GHz 包括 183.31±1， 183.31±3， 183.31±7 GHz三个通道，是当时中国频率最高的微波辐射计。FY-3A，B 星分别于2008 年5 月27 日和2010 年11 月5 日发射，在轨运行期间提供了全球、全天候大气湿度廓线，水气含量和降雨量等空间气象资料，获取了全球与台风暴雨等强对流天气现象密切相关的云雨大气参数，为数值天气预报业务和灾害性天气预警预报提供了支持。欧洲中期天气预报中心（ECMWF）于2014 年9 月24 日正式在业务预报模式中同化了风云三号 B 星微波湿度计 MWHS 在海洋上空的观测资料。这是ECMWF 历史上首次业务使用中国的卫星观测资料，也是中国的卫星观测资料首次在境外的业务预报中心得到应用，改进了对对流层中层和高层湿度场的分析模式，增强了卫星观测系统的鲁棒性[8]。除了作为首个微波载荷被植入欧洲数值预报模式外，B 星微波湿度计还是目前中国在轨寿命最长的微波辐射计，在轨工作寿命超过10 年。

图1 FY-3A/B 星微波湿度计Fig. 1 FY-3A/B MWHS

1.2 风云三号02 批微波湿度计

在风云三号01 批次A，B 星微波湿度计的基础上，02 批C，D 星微波湿度计实现了升级换代（见图2），增加了89，118.75 GHz 两个探测频率，探测通道也由5个增加到15 个。02 批微波湿度计被命名为微波湿度计II 型（MWHS-II），能同步观测大气湿度和温度，且实现了多通道的细分探测。风云三号（FY-3）C 星和D 星分别于2013 年9 月23 日和2017 年11 月15 日发射，是中国低轨道上午和下午观测的主业务卫星，共同组网工作，进一步提高了大气探测精度。MWHS-II 经过在轨测试，各项指标均优于FY-3A，B 星的MWHS。MWHS-II 在国际上首次将118.75 GHz 用于星载下视大气探测，同时由于增加了探测通道，垂直分辨率和冰云探测能力显著提高，对改善数值天气预报模型，提高中长期全球气候预报准确度是一次非常有意义的探索。风云三号C 星微波湿度计观测资料于2016 年4 月正式在欧洲中期天气预报中心（ECMWF）业务预报模式中启用[9]，FY-3 D 星微波湿度计资料经过严格的在轨测试和试运行，目前也成功植入业务模式。

图2 FY-3C/D 星微波湿度计Fig. 2 FY-3C/D MWHS

1.3 风云三号03 批微波湿度计

风云三号E 星是03 批的首发星，也是世界首个民用晨昏轨道气象卫星，于2021 年7 月5 日在酒泉发射，该星的发射进一步发展和完善了中国气象卫星的观测业务体系[10]。03 批微波湿度计MWHS-II 作为02 批微波湿度计的改进型，仍是主载荷之一，这在国际民用晨昏轨道卫星中尚属首次，为欧洲中心、英国气象局和数值预报中心业务同化提供了不可或缺的观测资料。FY-3 E 星MWHS-II，整体延续了C/D星微波湿度计的系统配置，主探测频率为183.31 和118.75 GHz，极化方式为水平极化，其中118 GHz 在国际军民晨昏轨道首次使用，窗区探测频率由150 GHz更改为166 GHz，即辅助探测频率为89 和166 GHz，极化方式为垂直极化，星下点分辨率15 km。通过完善系统设计，避免了通道谐波干扰。作为03 批首发星微波探测载荷，FY-3 E 星MWHS-II 大幅度提高了系统性能指标，灵敏度优于0.4 K，除20 M 带宽的118 GHz 第一通道外，定标精度优于0.7 K，达到国际先进水平。经ECMWF 评估，E 星微波湿度计在上下午轨道微波温湿度观测的基础上，有效弥补了晨昏轨道信息，同化正效果显著。

2023 年8 月3 日FY-3 F 星发射，作为一颗上午星其主要作用是替代即将退役的FY-3C 星，实现大气观测任务，其上搭载的MWHS-II 与E 星的设计指标一致[11]。MWHS-II 按照黎明、上午、下午三条轨道，四星组网观测，每天可以为天气预报提供黎明和傍晚两个时次宝贵的大气温度和湿度垂直分布探测资料，实现每4～6 h 的全球资料完全覆盖，提升大气高精度探测能力，为数值天气预报提供及时准确的大气初始场信息，提升对台风、暴雨灾害性天气的预警能力，满足数值天气预报资料同化的需求，提高和改进预报精度和预报时效，同时也将为气候和气候变化提供可靠的卫星观测数据集。

截至目前，FY-3（08 星）作为03 批第二颗下午星，主载荷之一的微波湿度计已完成发射前真空定标测试，指标与前序载荷指标相当，预计将于2024 年发射。图3 给出了03 批微波湿度计15 个通道的验收灵敏度，可见实测指标均优于指标要求。02 批和03 批微波湿度计实测指标见表1。

表1 微波湿度计设计性能指标Table 1 Design performance index of MWHS

图3 代际间微波湿度计灵敏度对比Fig. 3 Sensitivity comparison of MWHS between different generations

1.4 风云卫星微波湿度计应用

1.4.1 数值天气预报

数值天气预报（Numerical Weather Prediction，NWP）的准确性在很大程度上取决于初始场的质量，而用于为数值模式提供准确、合理的初始条件的资料同化，越来越受到重视。微波湿度计作为气象卫星的重要载荷之一，能够探测大气垂直方向上的温湿信息，生成更真实的温湿度分析场，因此同化微波湿度计资料对于改善初始场进而提高预报精度有重要意义和作用。微波湿度计仪器精度可靠，数据质量已在ECMWF 和英国气象局进行了评估和验证，其晴空资料对预报精度的改进效果也在ECMWF 得到了充分的证明[12]。

1.4.2 大气温湿度廓线反演

针对 FY-3C/MWHS 在晴空条件下的海洋上空观测资料建立了基于物理反演方法的海洋晴空温湿廓线反演系统。基于物理反演方法的一维变分反演算法，反演海洋晴空反温湿度参数，并评价 MWHS-II温湿探测能力与数据质量[13]。图4 给出了单点反演结果与ECMW 再分析数据的对比情况。

图4 单点反演结果与ECMWF 再分析数据对比Fig. 4 Comparison between single point retrieval results and ECMWF reanalysis data

结果显示，反演温度廓线、背景温度廓线与ECMWF 温度廓线在总体廓线结构上一致性较高。对于温度反演廓线来说，除在600 hPa 出现最大偏差1.83 K 外，其余压强处的偏差均保持在1.0 K 以内。而对于背景温度廓线来说，最大偏差同样出现在600 hPa，为1.45 K。因此反演温度的最大偏差可能是背景温度廓线与真实廓线的偏离所导致的。从温度偏差的对比图中可以看出，在10～70，120～150，200～500，650～775 hPa 范围内，反演温度偏差小于背景温度偏差，反演温度廓线对背景廓线精度提高有贡献。

反演湿度廓线、背景湿度廓线与ECMWF 湿度廓线总体趋势上保持了一致。对于反演湿度廓线和背景湿度廓线来说，在750～900 hPa 范围内均出现最大偏差，其原因同样可能是因为背景廓线的偏离导致的，但偏差都保持在18%以内。从湿度偏差的对比图中可以看出，在250～350 hPa 范围内反演湿度偏差明显小于背景湿度的偏差，而对于其他范围来说，除了850 hPa 外，反演湿度偏差均小于背景湿度偏差，因此可以说明在这一地点的反演湿度廓线对该点的预报廓线精度的提高有很大贡献。

1.4.3 大气降水检测与反演

通过分析微波湿度计15 个通道在不同天气（晴空、水云、雨云）条件下的仿真亮温响应，提出了针对微波湿度计在轨遥感数据的全球降水检测算法，包括全球海洋降水检测算法和全球陆地降水检测算法[14]。图5 给出了2016 年9 月24 日 12:18 UTC—14:10 UTC，FY-3C 微波湿度计观测到台风时的降水检测数据与TMPA/3 B42 降水数据以及FY-3C/MWHS-II降水反演数据。图5 中的色卡代表降水检测结果，图5（c）中用红色标记的椭圆区域A 是非降水区域，但图5（a）（b）（d）显示为降水区域。结果表明两种数据显示了两种不同的结果，这说明台风地区的降水难以确定，微波湿度计提供的更精确的降水数据集对于确定降水是非常重要的。海洋和陆地降水检测结果准确率分别达到99% 和96%，降水检测结果准确率较高，运用该全球降水检测算法能够有效判别降水事件，具有较高的应用价值。

图5 2016 年9 月24 日 12:18 UTC—14:10 UTC FY-3C 微波湿度计观测到台风时的降水检测数据（a），TMPA/3 B42 降水数据（c）和FY-3C/MWHS-II 降水反演数据（b）（d）Fig. 5 FY-3C MWHS observed the precipitation detection data when typhoon occurred （a）, TMPA/3 B42 precipitation data （c） and FY-3C/MWHS-II precipitation retrieval data （b）（d）on 24 Sept. 2016 from 12:18 UTC to 14:10 UTC

1.4.4 热带气旋监测与预报

直接同化 FY-3C/MWHS-II 观测数据，其数值模式的改进程度远远超过了单独同化常规观测数据，比仅仅同化常规观测数据效果好。在台风环流初始状况和温湿度条件方面，模型的初始风场更加合理，台风中心位置也进行了调整[15]。可见微波湿度计资料可以有效地改善台风的数值预报，而且辐射同化比检索资料有更大的改善。结合星基微波有效载荷的模拟和观测，飓风路径预报与实际路径预报的比较结果表明微波湿度计资料在台风监测和预报中有非常大的潜力。图6 显示了微波湿度计在热带气旋同化试验中的作用。

图6 微波湿度计在热带气旋同化试验中的作用Fig. 6 Role of MWHS in tropical cyclone assimilation experiment

准确预测飓风路径和强度变化仍然是一个具有挑战性的问题。由于缺乏飓风初始化的现场数据，运行中心的大规模分析所提供的初始漩涡往往定义不当或过于微弱，有时还会出现错位。通过在数据同化中提供118 GHz 新的云冰信息，提高了分析和预报的准确性。

2 新一代气象卫星发展现状

2.1 国外研究现状

欧洲正在运行的气象卫星包括两个系列：Metop 系列和Metop-SG 系列[15]。Metop 系列为业务气象卫星，共包含3 颗卫星：2006 年发射的Metop-A 卫星，2012 年发射的Metop-B 卫星和2018 年发射的Metop-C 卫星[16]。3 颗卫星上均搭载了微波湿度计（Microwave Humidity Sounder，MHS）和先进微波探测仪-A（Advanced Microwave Sounding Unit-A，AMSU-A）。MHS 包含5 个探测通道，频率为 89，157，183±1，183±3，190.31 GHz，可以获得全天候的大气湿度廓线以及降水量数据。AMSU-A 包含15 个探测通道，频率范围为23.8～89 GHz，用于获得全天候的大气温度参数信息。Metop 的第二代气象卫星系列为 Metop-SG，包含A 系列和B 系列。Metop-SG-A 系列卫星上均携带了微波探测仪（Microwave Sounder，MWS）。该仪器包含24 个探测通道，频率范围为 23.8～229 GHz，覆盖50～60 GHz 氧气吸收谱线和183.31 GHz 水气吸收谱线，可以实现高精度的大气温度和湿度廓线探测。Metop-SG-B 系列卫星上均携带了微波成像仪（Microwave Imager，MWI）。该仪器包含26 个探测通道，频率范围为18.7～183.31 GHz，主要用于探测大气温度和湿度廓线以及降水量等参数。

美国新一代极轨业务环境卫星系统 JPSS 是在国家极轨业务环境卫星系统NPOESS 的基础上组建的，计划运行时间为 2011—2038 年[17]。JPSS 包含5 颗卫星系列：2011—2019 年SNPP 系列，2017—2024 年NOAA20 系列，2022—2029 年JPSS-2 系列，2026—2033 年 JPSS-3 系列和2031—2038 年JPSS-4 系列。这5 颗卫星系列均携带先进微波探测仪（Advanced Technology Microwave Sounder，ATMS）。该仪器是 NOAA15-19 卫星上搭载的 AMSU-A 和NOAA15-17 卫星上搭载的AMSU-B 的结合，探测频率为 23.8，31.4，50～60，88.2，165.5 和183.31 GHz，可以获得全天候的大气温度和湿度廓线，提高了中短期天气预报精度，可以更好地应用于数值天气预报系统。此外，美国还开展了小卫星微波辐射计载荷的研制和卫星试验。

俄罗斯业务气象卫星系列计划包括 9 颗卫星：2001—2006 年1 颗试验卫星Meteor-3 M，2001—2030年5 颗Meteor-M 系列卫星和3 颗Meteor-MP 系列卫星[18]。试验卫星Meteor-3 M 上携带了成像微波辐射计（ Imaging/Sounding Microwave Radiometer，MTVZA）。该仪器包含26 个探测通道，频率范围为18.7～183.31 GHz，可以实现大气温度和湿度廓线探测。Meteor-M 系列卫星上都搭载了基于MTVZA 的改进版辐射计 MTVZA-GY。该辐射计包含 29 个探测通道，频率范围为10.65～191 GHz，可以有效探测大气温度、湿度、海表温度和风速等信息。Meteor-MP 系列卫星均携带了微波辐射计 MTVZA-GYMP。该辐射计包含 29 个探测通道，频率范围为6.9～191 GHz，可以探测高精度的大气温度和湿度廓线并且改善降水量的探测精度。

2011 年美国林肯实验室提出“微波高光谱”的概念[19]，并给出微波高光谱的定义：包含50 个或者更多连续窄带频谱通道。2012 年美国林肯实验室成功研制了机载微波辐射计（Hyperspectral Microwave Atmospheric Sounder，HyMAS），通过108～119 GHz范围内的16 个探测通道和173～183 GHz 范围内的36 个探测通道，显著提升了大气温度和湿度廓线的探测能力。2015 年联合论证小组通过对比分析，证实精细化通道能在晴空条件下改善温度和湿度廓线探测能力，有效提升大气温度和湿度廓线的探测精度和垂直分辨率。

2.2 中国研究现状

随着中国FY-3 卫星从01 批到04 批的发展，微波湿度计从单一的湿度探测发展为大气温湿度同步探测，灵敏度和定标精度不断提高，关键技术逐项突破，从A、B 星MWHS 的150 GHz 在国际上首次采用准光技术实现极化分离，到C、D 星 MWHS-II 增加8 个118.75 GHz 探测通道，183.31 GHz 探测通道细化到5 个，并增加89 GHz 窗区频率，微波湿度计的探测能力显著提升，实现了多通道的细分探测，并具有大气温度、湿度同步探测的功能，且118 GHz 首次实现了星载非临边大气探测；03 批MWHS 将包括探测频率4 个、探测通道15 个，窗区探测频率由150 GHz 更改为166 GHz，并大幅提高灵敏度、定标精度等系统性能指标，与国际同类载荷一致。

同时，风云卫星上另一微波探测载荷-微波温度计，经历了MWTS-I （FY-3 01 批）、MWTS-II （FY-3 02 批）、MWTS-III （FY-3 03 批）的发展，具体体现在通道扩展和性能提升，详见参考文献[20-24]。

目前数值天气预报系统对大气温度和湿度廓线的探测精度和垂直分辨率提出了更高的要求，因此需要探索新的技术手段来提升大气温度和湿度廓线的探测能力。目前国内外还没有在轨运行的星载高光谱微波探测仪。

中国在后续风云气象卫星上计划搭载高光谱微波大气探测仪，通过提高观测的频谱分辨率达到提高垂直分辨率的目的，进一步提高数值天气预报模型精度；通过突破高光谱探测的关键技术，经过全面系统的分析论证，形成满足新一代气象探测应用需求的高光谱微波探测设计方案，并经过观测系统仿真试验进行验证，利用反演和同化预报手段，先行验证在轨性能和效果。

3 新一代微波大气探测仪能力提升与在轨定量评估

结合世界气象组织（WMO）全球综合观测系统2040 年愿景明确指出的具体要求，即提高遥感光谱分辨率、观测精度、时空分辨率和长期稳定性，在微波遥感大气探测方面，应致力于提高时空分辨率、精度要求、实时性需求、覆盖区域、信息来源、置信度等，为数值天气预报提供及时准确的大气湿度和温度初始场信息，提升对台风、暴雨灾害性天气的预警能力。

目前空间中心已开展了新一代有效载荷技术研究（高光谱微波探测仪技术），提出了具有技术前瞻性和创新性的跨代载荷技术方案和指标论证，开展了有效载荷模拟数据研究，建立了载荷数据模拟数字化模型，结合大气辐射传输模式（轨道参数、观测时间、观测空间分辨率、观测频率、观测几何参数和观测方式等），生成了载荷模拟数据源，并同步开展了载荷技术指标论证，能够满足未来气象、气候应用领域发展需求。

仿真研究结果表明，微波高光谱大气探测仪对近地边界层和对流层顶等天气敏感特征层具有比传统微波大气探测系统更大的优势，权重函数如图7所示。

图7 50～60 GHz 权重函数分布。（a）微波模拟通道，（b）微波高光谱Fig. 7 50～60 GHz weight function distribution. （a） Microwave analog channel, （b） microwave hyperspectral

高光谱微波探测仪是传统微波辐射计的升级改进版，对现有的微波温度计、微波湿度计等成熟仪器进行集成一体化设计，在温度廓线和湿度廓线的主探测频段使用频谱细分接收通道，主要表现为频带内光谱精细化采样，实现近百个或更多的窄带连续频谱通道接收，对大气在微波谱段的辐射信号进行近似连续的采样，被动接收辐射能量以亮度温度（亮温）表达辐射能量，从而获取几乎连续的光谱信息。其理论基础仍为大气辐射传输，即利用大气传输时的衰减规律及其相关的物理量来进行信息解译。当电磁波通过某一介质时，一方面辐射能量会因与介质的吸收作用和介质对电磁波的散射而造成能量衰减，另一方面由于介质自身多次散射和自身发射作用使得辐射能量增强，高光谱微波大气探测载荷可以穿透地球大气层和一定的云雨层，测量地球特定频率的微波辐射。由于大气中的冰、云、雨、雪等粒子对地表微波辐射有一定的衰减作用，因此从不同通道中可以获取到不同的大气信息，通过定标和反演，可以得到对于地球大气的准确描述。

从定量化业务应用角度出发，为提高探测大气温湿廓线的精度、垂直分辨率，提出星载高光谱微波辐射计的方法，对有效载荷核心技术指标-探测精度，从载荷设计、研制、试验、在轨应用等方面进行论证分析，提出载荷定量化提升技术方案。包括中心频率、带宽、谱分辨率、极化方式、观测角度、积分时间等，对敏感性和通道信息量进行分析，如不同通道频率的敏感性、不同观测角度的敏感性、不同极化方式的敏感性等，并通过反演和同化预报效果，确定载荷设计方案。

全链路定标是提升高光谱微波探测系统性能的关键，在射频前端噪声系数一定且积分时间不变的情况下，带宽变窄会导致系统灵敏度变差，保证数据在反演和同化中的准确性和稳定性是前提。由于通道间存在信息冗余，利用通道优化算法结合仿真应用，确定最终可用的带宽，并进行通道参数定型。在每个扫描周期内，微波探测仪采用在轨实时两点周期定标，利用仪器观测两个定标基准源的输出电压计数值和辐射量可以建立计数值-辐射量转化关系，结合热真空定标提供的非线性参数进行非线性修正，实现仪器两点实时定标。高低温定标源与目标微波辐射信号经过相同光学路径进入接收机，保证了定标精度分析的一致性。在轨定标过程中，根据微波湿度计自身系统设计低温源为宇宙冷空间的背景辐射，而高温源为仪器内部的定标体，建立黑体定标源测试电压和冷空测试电压与热定标源亮温和冷空亮温的函数关系[24-26]。同时，考虑到微波辐射计系统本身的非线性特征，利用微波辐射计地面热真空定标测量结果得到非线性因子用作在轨修正系数。微波辐射计在轨定标不确定度主要包括下述部分：热源亮温、冷空背景亮温、热源电压计数值、冷空电压计数值、系统非线性、天线方向图、极化、扫描角度、平台辐射等。

从不确定性定量化分析的角度出发，基于高光谱微波探测仪系统组成、不确定性项来源、定标静态参数获取、在轨定标方程等几个方面，全面考虑微波湿度计在轨不确定性模型的组成、不确定项间的相关性、权重分配等，构建不确定性计算模型，针对确定卫星平台的微波探测仪，交叉定标确定观测值与背景仿真之差（O-B）是在轨质量评估非常有效的方法，但这种方法基于数据统计，所有不确定性混为一体，缺乏物理机理。针对新一代气象卫星，有必要从系统组成、参数获取、在轨定标等多个角度建立不确定性模型，对风云气象卫星微波载荷开展在轨不确定性分析和研究。

4 高光谱微波大气探测应用展望

在保证高性能高光谱大气探测仪系统研制的基础上，确保高光谱微波探测数据发挥效能的关键还包括大气物理条件下精确辐射谱及云雨RTM。通过预先研究证实，利用高光谱微波探测体制所得观测数据，对大气变量分析增量的影响集中在探测敏感高度层附近，同一吸收线附近探测通道精细化能够更细致地反映大气变量垂直分布，且分析增量水平分布与大气环流流形的契合程度高。53 GHz 吸收线探测通道细化并加以同化后，500 hPa 以下高度的位势高度RMSE 在120 h 以内都有明显减小，200 hPa 高度层的预报变量RMSE 也呈现相同规律。183.31 GHz 水气吸收线加密设置，对对流层中上层的影响弱于对流层下层。全球预报温度增量在数值上仍然较小，从温度增量指数角度可以清晰显示吸收线加密观测同化对全球数值预报场的影响，并且预报增量指数能够随大气环流形势合理地演变[27]。对流层中的观测通道加密以后，分析场的动力学及热力学变量的RMSE均有所减小，并使业务同化方案中分析场的RMSE进一步减小。在模式背景场B 矩阵和平衡方程等约束下，通道加密观测信息对通道探测高度以外的大气变量RMSE 的减小也有正贡献。因此，对于新一代微波大气探测仪，精细化观测通道，提高系统灵敏度和定标精度，利用多星组网，提高观测频次，是未来的发展趋势。

5 结语

风云三号气象卫星可有效获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料，其上搭载的微波湿度计经过了十余年的技术发展和性能考验，技术和性能指标均达到国际先进水平，并从2014 年9 月起持续为欧洲中期数值天气预报提供高质量数据支持，为天气预报（特别是中期数值天气预报）提供全球的温、湿、云辐射等气象参数，同时也为研究全球环境变化，探索全球气候变化规律，并为气候诊断和预测提供所需的地球物理参数。日前正在深化论证的第三代极轨卫星风云五号气象卫星微波大气探测载荷，将在此基础上实现全方位探测能力提升以及数据质量质的飞跃，为改善数值天气预报可靠性提供新的途径，实现高质量气象服务。

致谢中国气象局国家卫星气象中心在载荷指标体系论证、数据处理与应用方面进行了指导与合作；航天八院上海卫星工程研究所在载荷研制过程中给予指导与支持；航天科工203 所在真空定标试验过程中通力合作。风云三号卫星微波湿度计项目组的全体人员对微波湿度计的研究与发展付出了努力。