众所周知，降雨是积雨云带来的。因此，对降雨的预报，主要就是发现和跟踪含水量比较大的云团。

气象卫星上装载的最基本的仪器是可见光红外扫描辐射仪，它就是用来获取云图的。太阳光照射到云团上就会被反射回来，在可见光频段当然就会体现出白色，在红外频段也会呈现出强烈的反射。但是仅仅看到云团还不够，人们需要另一种卫星载荷来感知云团中的含水量，这就是微波成像仪。当然，卫星上还有其他多种载荷，也能为降水预报起到重要作用。

水汽云图

除了卫星，地面雷达也是预报降水的主力军之一。国内普遍使用的地面气象雷达，工作范围在3.2厘米、5.6 厘米和10厘米。比较常见的是10厘米左右波长的脉冲雷达，它非常适合于探测台风、暴雨和冰雹。

雷达测雨系统

我国是世界性的气象卫星领先国家，同时拥有静止轨道和极轨道气象卫星，这是欧洲、日本、俄罗斯甚至美国都不具备的资源基础。

我国最早研制的是极轨道气象卫星名为“风云一号”，随后又研制了静止轨道气象卫星，按照顺序定名为“风云二号”。这也形成了风云卫星单数为极轨道、双数为静止轨道的格局。

眼下“风云一号”系列已经全部退役，接替它们的是2009年开始发射的“风云三号”系列，目前已经有4颗在轨运行。

风云三号卫星

2018年发射的“风云二号H”正在为二号系列站最后一班岗。在此之前的2016年，第二代静止轨道卫星“风云四号”已经发射升空。

第一颗“风云四号”定点在东经99.5度赤道上空，它正下方的经度线在我国境内，从南向北顺序穿过云南西部、四川西部、青海东部、甘肃偏西部和内蒙古西部，基本上处在我国领土的正中偏西位置。

这颗卫星的发射，标志着我国赶上了世界静止轨道气象卫星升级换代的浪潮，继续保持东亚和西太平洋卫星气象数据主要供应者的地位。

风云四号卫星拍摄的日环食云

“风云二号H”尤其需要重点介绍一下。该卫星发射后，原本打算部署在东经86.5度赤道上空，但是世界气象组织和亚太空间合作组织主动要求这颗卫星向西移动一些，定点在东经79度位置。这项要求的主要原因，是欧洲、印度和俄罗斯都无法保证该地区的静止轨道气象卫星预报。

世界气象组织的各成员国是有分工的，印度洋和大多数非洲国家要依靠部署在印度洋上空的卫星来提供气象信息。但就在2018年前后，欧洲气象卫星组织的新一代卫星面临“难产”，俄罗斯和印度的卫星因为遥感器性能指标不足，无法提供优质服务，唯一能救场的就是“风云二号H”。

移动到东经86.5度上空之后，“风云二号H”不但能保持对中国全境的覆盖，还能覆盖很多一带一路沿线国家，包括欧洲大部地区以及非洲3/4 的区域。这也是对我国卫星气象部门和我国卫星研制部门技术成就的极大肯定。

风云二号H星监测图

人类对自然的探索和认识是无止境的。上述卫星和遥感器虽然能基本保证日常天气预报，但是要想更精确地认识降雨过程，特别是复杂多变的热带强降雨过程，人们还需要更先进而复杂的设备。

1997年，日本和美国联合发射了热带降雨测量任务卫星。它的主要设备是日本研制的“测雨雷达”，这是一种电扫描主动相控阵微波雷达。

“测雨雷达”的主要特点是可以提供3D数据，也就是按照立体方式描述降雨分布和陆地、海面上的定量降雨数据。这台雷达的观测精度非常高，对降水量的探测灵敏度达到0.77 毫米/小时。但是在2015 年，这颗卫星完成使命，坠入大气层。那么人类今后靠什么来研究热带降雨呢？

不用担心！早在2005年，国家国防科工局、中国气象局、航天科技集团和航天科工集团就支持国家卫星气象中心开展了星载降水测量雷达研究，到2011年基本解决了关键技术问题，达到了日本“测雨雷达”的同等水平。

早在上世纪90年代，导航领域的研究者们发现，雨云和降水会影响GPS信号的传播，进而影响精度。

为了缓解这种不利因素，科研人员通过反复研究发现了其中的规律，创造出了不少用于改正的数学模型。既然有了数学模型，那么可不可以反过来用呢？通过测量卫星导航信号受到的影响，是不是就可以测算出雨云和降水的情况呢？

实践证明，这是可以做到的。因此从上世纪90年代末期开始，卫星导航信号用于气象观测就发展成了一个新的学科。在北斗系统部署过程中，气象工作者也积极利用北斗信号来探测降雨情况，取得了良好的成果。

不但如此，国外甚至有创业者打算发射一个完整的星座来从事这项业务。这家名叫斯派尔的公司打算用125 颗小卫星组成“狐猴”星座。“狐猴”的有效载荷是“横着看”的，主要用来接收地平线另一端的导航卫星信号。这些信号“横穿”过大气层之后，所发生的变化就可以解释这一段大气的气象情况，可以用来实施预报。

说了这么多，我们应该已经对降水预报的准确性和及时性有了充分的认识。其实，除了降雨，卫星+雷达的组合还能对台风、降雪、沙尘暴、高温、寒潮、雾霾等相当多气象进行观测和预警，无论地理位置还是时间点都非常准确。不但各级政府和有关单位可以据此安排自己的日常工作和应急响应，居民个人在收到气象预警之后，也应该认真阅读，按照预警避免风险和损失。