甲子歌｜中国工程院院士、1960级校友许健民：气象卫星让风云变幻尽收眼底

“什么是气象卫星？气象卫星通过遥感从太空俯瞰地球。它既好比是一只照相机，看见地面的景观和天空中飘荡的云；也好比是一只温度计，感知大气的组成成份和物理状态。”中国工程院院士、卫星气象专家、我校1960级校友许健民说，如何让万千气象尽收眼底，让遥感诊断结果更准确，这恰是气象卫星人的不断追求。

自从1969年周恩来总理提出要发展中国自己的气象卫星以来，我国气象卫星事业已经走过了风风雨雨五十年的历程，许健民便是这五十年艰苦探索历程的见证者和参与者之一。

在学校打好基础

“为何选择了气象专业，是从小的愿望吗？”“不是，因为我是色盲。”许健民回忆说，这大大限制了可以报考的专业，在理工科里只剩下数学、物理、力学、气象等可以选择。许健民填报了物理和气象专业，被南京大学气象学院（南京气象学院和南京信息工程大学的前身）录取。

1960年至1965年求学期间，许健民遇到了启蒙老师。许健民回忆说：当时气象系的主任是朱和周老师，报到的第一天晚上，朱老师就到学生宿舍来探望新生，给同学们讲解学校背景和气象事业的重要性。

1965年春季，学校部分干部、教师深入学生班级，同吃、同住、同学习、同劳动。

“朱老师的课，不仅概念清楚，而且有丰富的实际案例，有一次他要求我们做天气图分析，写下天气系统的特征。”许健民说，自己大概只在笔记本上写了几行字就上交了。朱老师告诉许健民，观察资料要仔细。他对同学们说：“我们要学习挪威学派的学者们对资料进行仔细观察和分析的精神。”现在你们在课堂上学习的知识，对于今后面临的研究和业务工作，是远远不够的。你们一定要能够针对面临的工作任务，自己寻找，并学习有关的知识。朱和周把自己长期收藏的《Journal of Meteorology》等杂志拿出来让同学们阅读。

“我高一才开始学英语，每星期只上两节课，英语水平不够好。朱老师对我说，开始阅读的时候，你可以把原文一字一句翻译过来。不要根据你掌握的科学知识去猜测文章写了什么，而要根据英文的词意和文法，把它的原意写成中文。是否写下来，是不一样的。没有写下来时，你觉得似乎懂了；落笔下去，你才知道自己还没有真正懂。你只要认真地翻译40页，你就可以自由阅读了。我按照他所指引的方法去做。果然还没有到40页，我就逐渐能够自己阅读英语文献了。”

在学习动力气象的初期，许健民不会想象天气系统的三度空间结构。朱老师既讲理论又举例子，反复引导他根据两维图像，构想系统的三度空间结构。他说：“冷空气就像是一个高高的草堆，向南爆发时，冷堆坍落，冷区扩大，同时伴有下沉运动，气团受压缩增温快速变性。”通过朱老师深入浅出地讲解，同学们较好地掌握了动力气象的基本概念。

学生在实习

许健民记得每次去找朱老师，他都在读书看资料。朱老师说：“科学研究就是探索和认知自然现象。对自然现象发生发展的事实和规律，要观察清楚；还要思考和理解它们之所以存在，并且遵从这样规律的原因和机理。这些规律和机理，是客观存在的，并不因为你在研究它们而有所改变。任何人做出的研究成果，别人应该可以重复”。

作为南京气象学院创办初期气象系的主任，朱和周老师担负着大量繁重的工作。他不仅亲自上课，还花费大量的时间和学生在一起，面对面地指导、答疑、鼓励、引领。他的责任感、事业心和出自内心的对学生的爱护，让同学们非常敬佩。许健民说：“朱老师实事求是的科学精神和严密的科学思维，我铭记终身，指导我一辈子。”

参与风云气象卫星工作

毕业以后，许健民被分配到中央气象局工作。1969年，一次突然的冰凌灾害使全国大范围通讯中断。灾后周恩来总理提出：“要搞我国自己的气象卫星！”为了落实周总理的指示，中央气象局在1970年1月成立701办公室（国家卫星气象中心的前身），负责气象卫星的规划、卫星发射后对卫星的运行管理，以及从卫星下传数据的接收、处理、分发、应用及服务等工作。1986年，许健民被调到卫星气象中心担任主任。去卫星中心前夕，邹竞蒙局长交代说：“卫星气象中心领导要在过去工作的基础上，不辜负组织重托，团结一致，互相帮助，有组织、有计划地把中国的卫星气象事业大大推进一步”。

1987年5月7日，大兴安岭发生了严重的森林火灾。当时的通信条件远不如现在便利，许健民果断地提出，通过电视广播把卫星云图显示的火情信息传送到扑火前线。8日晚上，新闻联播节目播出了火情的卫星监测图像。在大火持续的26天中，卫星中心完整接收了全部109条卫星过境轨道信息，无一遗漏。这些火情信息，为扑火前线了解大火的时空分布和发展趋势，制定 “打东保西”的扑火策略，提供了重要依据。李鹏副总理在扑火前线指挥调度会议上说：“利用气象卫星监测大范围灾害，是有效的遥感手段，别的方法很难代替。”

1987年6月26日，国家卫星气象中心气象卫星应用座谈会

通过这次事件，以及气象卫星资料在干旱、农作物估产、渔场、冰雪、水体污染、港口泥沙淤积、沙尘、大雾监测等众多领域的服务，气象卫星应用受到国家领导人的重视和肯定，被广大公众接受和理解。卫星气象中心的全面工作也受到极大的推动。

风云一号气象卫星的发射时间迫在眉睫。在风云气象卫星系统工程中，航天部门负责从太空获得观测数据；而把这些数据接收下来，拼成云图，推导出大气和地表的物理状态参数，是气象部门自己的工作，由卫星气象中心承担。地面系统建设工作体量大，涉及专业面广，需要多专业科技人员协同完成。风云一号第一颗卫星发射以前，卫星气象中心上上下下都为数据接收处理的准备工作忙碌。

当时风云一号地面系统中还有一些技术问题没有解决。数据链条中任何一个地方被卡住，就全线不通。卫星观测数据在IBM34381大型计算机上运行，通过它前面配置的小型前置机输入。当时卫星中心的计算机人员对大体量高速数据如何注入前置机还缺乏经验。有一个小姑娘施进明主动请缨，并出色地完成了任务。许健民在全中心大会上好好表扬了她。数据进入前置机的突破，推动了数据链条上其它环节的工作。“那时大家工作热情非常高，一心想把事情做好。”时隔多年，许健民依然对当年的情景印象深刻：“杨卯辰负责下一段把数据从前置机注入IBM34381大机器的工作。机房玻璃很干净，他干活非常投入，有一次忙得一头撞在玻璃上，满头是血。”在大家的共同努力下，卫星气象中心在风云一号发射前半年，完成了包含14个软件包、40万条程序的地面资料接收处理系统，为卫星发射后及时出图做好了准备。

1988年9月7日，第一代风云一号气象卫星发射成功，当天，第一幅云图出图。从此，中国有了自己的气象卫星。

1988年9月7日，中国在太原卫星发射中心，成功发射了风云一号A星试验性气象卫星。

风云一号A星发射成功后当天下午，地面站就收到了它传回来的第一幅彩色合成图像，从此中国告别了只能使用国外气象卫星资料的历史。

风云一号A星发射成功当天，国务院、中央军委电贺研试人员

提高卫星的图像定位精度

早期的风云气象卫星，曾经历过不少曲折：卫星寿命不长，云图质量有瑕疵等。这些问题，需要有关的专业人员一个一个去解决。作为气象卫星队伍之中的一员，许健民和大家一起去解决问题，逐步提高风云卫星云图的质量。

风云二号是静止气象卫星，轨道高度是36000km，比风云一号的800km高了四十倍，观测实现的方式完全不一样。许健民说，初期的风云二号卫星，由于地面系统对图像形成机理的细节理解不够透彻，做出来的图像目视效果不错，但是细到像元分辨率进行观察，还是不准，动画存在明显的抖动。虽然动画抖动是静止气象卫星对地观测普遍遇到的技术难题，但当时风云二号卫星的情况比其它国家更严重。卫星气象中心内部的科技人员，对地面系统中存在的问题和发生的根源，有不同的看法，没有达成共识，一时找不到解决问题的办法。许健民提出：在严密数学模型的基础上，解决风云二号气象卫星的图像定位问题。

把一系列图像组成时间序列，放在一起观察，可以注意到卫星云图上地球的圆盘影像，有规律地呈周期式的摆动和旋转。许健民想起在学校时朱和周老师的教导。我们所观察到的图像表现事实，一定是受到某种规律支配的结果。工作就从这里入手。

2006年9月25日，美国航天局长访问国家卫星气象中心

风云一号气象卫星的备份星

在理解图像表现的基础上，许健民写出了卫星对地观测的数学表达式，建立了闭合的方程组，用地球圆盘图像的时间序列作为己知量，自动解算出全套图像定位参数，对每一个图像像元都求出其准确的地理经纬度。为了验证数学模型的正确性，许健民和团队成员陆风、张晓虎一起，进行了相关参数的精度分析，建立了仿真系统，通过数值模拟，验证了公式和坐标转换的正确性和程序的有效性。

许健民回忆这段经历说：“当时为了写公式，把大学里的高等数学拿出来复习，想清楚一个知识点，就把它写下来。公式用5号字写，A4纸打印，有43页纸” 。有一次他和陆风在机房里调程序，不知不觉就到了半夜一点多，直到保安催促才回去。经过两年多夜以继日的努力，2001年2月，定位方程解对了，风云二号卫星图像定位的精度，达到像元级，彻底消除了图像动画中的抖动。该项工作后来受到国际同行的高度评价。2006年10月，美国国家航空航天局(NASA)局长Griffen访问中国后在NASA网站的主页上写道：“We saw a very nice algorithm by which Chinese weather satellite developers correct for the apparent motion of the Earth as a result of minor shifts in the orbit of geostationary spacecraft. ”

退居二线，难忘祖国气象卫星事业

截至目前，我国已有8颗风云气象卫星在轨运行，形成了包含一号、二号、三号和四号在内的风云卫星家族，是世界上三个同时拥有地球静止轨道和太阳同步轨道气象卫星的国家之一。风云系列气象卫星为81个国家和地区的用户提供高时效的气象卫星数据，并覆盖“一带一路”沿线的37个国家和地区，被广泛应用于气象预报、防灾减灾、科学研究等领域。

“几十年，我们这代人，实现了极轨和静止两个系列卫星观测的业务化，让中国成为了世界气象组织全球卫星对地观测网的正式组成部分。”许健民说。“但是和世界先进水平相比，我国气象卫星发展水平还存在着一定的差距。”许健民表示，目前，差距主要体现在卫星定量产品的精度上，精度要做到极致，才能被数值预报模式接受和使用。“这个目标不容易实现。但是已经进行过的实践、获得的经验、体验到的不足，都是宝贵财富，其中包含着未来的希望。”

在团结、引领科技人员克服困难的过程中，领导的号召力和凝聚力是非常重要的。这主要来自人的品德修养。身教重于言教。许健民说：“首先 ，你自己要去做。如果你自己不做，光叫别人做，人家怎么会跟你做呢？其次，要组织大家一起做，这样才能做体量更大的事。第三，更加重要的，是要把你的理念告诉大家，让大家接受你的理念。这样，大家就能主动去思考，什么事情还没有做好，自觉地去做好。第三条途径最有效。”

如今，许健民已76岁高龄，退居二线，当年和他一起奋战的队友大多人到中年，成长为新一代卫星业务领军人。“事业和人才是相互依存和相互促进的，专业领域齐全的科技队伍，以及他们的有效组织，是成功之本。”许健民感慨地说：“每个年龄段的科技人员中，都有优秀人才。让德才兼备的人承担相应的责任，不仅能促进事业进步，更能培育造就更多优秀人才。”

这些年他还经常回到母校南京信息工程大学参加讨论讲座，勉励同学们树立正确的世界观和人生观，在校期间努力学习，打好基础。同时也为推动母校内涵式发展、提升一流学科建设水平献计献策。

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图片：本人提供、网络

编辑：张可然

责编：梁瑞娜

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