洋面之上：借气象卫星之眼俯瞰风云
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到南方，到海边，终是有意义的。
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前言
作为气象学的门外汉，当出于兴趣关注起台风时，最强烈的初印象是看世界的尺度突然被拉大，借气象卫星之眼，一下子就上了天。之前都是仰看被身边高大建筑物分隔出的头顶一片天的朵朵白云，此刻则风起云涌皆在眼下，甚至俯/平视半个地球。不仅视野被极大拓宽，摆在眼前的图像还冷冷散发慑人的美，其本身就诱惑人想要了解更多，又像是额外的福利。
图注：源自网站 RAMMB-SLIDER，没错，直接就可以用鼠标在地球及周边黑色背景上涂抹标注
以台风“烟花”为例，从下图可以看出，它的初始扰动（Disturbance）形态是于 7 月 15 日在西太平洋菲律宾海北纬 17.3 度、东经 130.0 度的位置被观测与报告的，沿图中标注的路经，当前（7 月 29 日）已行进到山东省。很明显，台风移动的范围与尺度是跨越国界线的，所以需要一定区域内多个国家的协同监测与应对。
图注：源自网站 ZoomEarth，如图所示可以回溯并调出台风“烟花”每个阶段的气象卫星图片
综上，缘起于台风“烟花”的第一篇文章会主要侧重两个“大尺度”问题，一个是世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）统筹的热带气旋（Tropical Cyclone）项目相关的组织机构构成与对应洋盆划分，另一个就是此刻仍在天上稳定运行和工作的气象卫星简介。
台风：热带气旋的称呼之一
台风（typhoon）、飓风（hurricane）、气旋（cyclone）对应的其实是同一自然现象，即 热带气旋（tropical cyclone），只因在不同地理位置的大洋表面上生成而有了多个称呼。如果是在西北太平洋与南中国海海面上生成，即为我们熟悉的台风；如果是在中北、东北太平洋以及北大西洋洋面上生成，则称飓风；如果是在印度洋以及西南太平洋区域生成，就称气旋。
从名字能直接看出，热带气旋生成于近赤道（纬度 8-20 度之间）的温热洋面之上，如下图所示，在世界气象组织（ WMO）的统筹下，全球共设五个区域热带气旋机构（Regional Tropical Cyclone Bodies），即图中黄色字体标注的委员会；六个区域专业气象中心（Regional Specialized Meteorology Centers, RSMC），即图中红色字体标注的 RSMC 中心；六个热带气旋预警中心（Tropical Cyclone Warning Centers，TCWC），即图中水绿色字体标注的 TCWC 中心。详情见 WMO 主页介绍。
图注：底图为 Blue Marble，源自 NASA，详情见这里
这些区域性的组织机构会负责监测所属洋面上热带气旋的生成与动态变化，及时发布危险预警，尽可能降低风暴对人类社会的危害。说到这里，就要提到为热带气旋起名字的问题，这主要是为了方便全球各区域的大众理解和记忆，利于媒体报道与传播，近而提高大家对灾难的风险意识、应对准备与防控。下图就是 ESCAP/WMO 台风委员会成员国/地区为西北太平洋与南中国海洋盆上的台风共同起定的名字列表，14 个成员各提供 10 个名字，共 140 个，这些名字会按照顺序被依次、重复使用，如红色方框标注的近期分别在中国和日本登陆的台风“烟花”（In-fa）与“尼伯特”（Nepartak）。若某次台风对周边国家造成重大损失则可能会被除名而被新的名字替代，如 2013 年的 “海燕”（Haiyan）后被“白鹿”（Bailu） 替补，又如 2018 年的“山竹”（Mangkhut）后被“山陀儿”（Krathon）取代，见图中黄色方框标注。此次受“烟花”影响，河南郑州、新乡及周边等地区突降暴雨，日降雨量甚至超过平时全年总降雨量，截止到现在，据报道已近百人的生命因此消逝，还有更多人的生活因城市内涝、道路阻塞、停水停电等尚未恢复。除河南外，“烟花”在浙江登陆后，也造成宁波等地区发生水涝灾害。于是网上有报道谈及“烟花”被除名的可能性，这要等下一届台风委员会会议决定，若“烟花”被除名，中国澳门会再提供一个替代名称。
气象卫星英雄谱
我对气象卫星的兴趣主要集中在两个方面，一是想知道那些绝美的图像是如何生成的，二是它们不停地在天上收集什么数据，又如何被用来分析理解地球上的气象，具体的问题如热带气旋（台风）移动轨迹的预测等。NOAA/NASA 制作了一个故事地图： 气象卫星眼底的世界（The World According to Weather Satellites），很好看，其中有如下这样一幅图，绘制了当前运行在地球上空的应该是在作者们看来具有代表性的气象卫星。
我本以为这就是全部，后来查了 WMO 的数据库才发现远不止这些，这是后话。即便如此，这幅图还是很有帮助，从中可以直观看出气象卫星主要运行在两种轨道上。一种是地球静止轨道（Geostationary orbit，GEO），即图中环绕地球赤道面、距离更远的蓝色圆形轨道，运行在该轨道上的卫星与地球自转的速度及方向都相同，所以它们相对地球的位置是固定不变的。另一种是近极地太阳同步轨道（Near-polar orbit and Sun-synchronous orbit，SSO），即图中（近似）绕过地球南北两极、距离更近的红色圆形轨道，运行在这个轨道上的卫星相对太阳的角度始终不变，所以它们每天经过地球某个位置上空的时间固定不变。图中还绘出了美国发射的运行在拉格朗日 1 点上的三颗卫星，拉格朗日点的特殊之处在于，在这个位置上，地球与太阳对卫星的万有引力正好相互抵消，可以节省能源的消耗，减少轨道校正，并且始终运行在太阳与地球之间。另外，日地系统中还有其他 4 个拉格朗日点。目前只有美国的 3 颗卫星运行在该位置，中国曾经的“夸父计划”本将发射一颗“夸父A”卫星至此，但该计划因各种原因现处于暂缓执行期。
前面已提及，在 WMO OSCAR（Observing Systems Capability Analysis and Review Tool） 主页上，可以查询到所有气象及地球观测相关的卫星信息，包括曾经发射现已停用的、当前正在运行的、以及未来计划发射的卫星。下面这张图分别整理了地球静止轨道与近极地太阳同步轨道上目前正在运行的卫星，很明显后一类的数量远多于前一类，也远多于上面那张图中画出的。
在 Uphere Space 网站，可以实时追踪上千个卫星的运行轨迹，在列表页，也可以气象（Weather）为过滤条件，筛选出相关的卫星。