昨天，北京冬奧會三大賽區普降大雪，尤其張家口賽區，受地勢、緯度等多重因素影響，肉眼可見的降雪強度大于北京賽區。也是以，包括谷愛淩參加的女子自由式滑雪坡面障礙技巧資格賽等部分雪上項目推遲至今天舉行。
“原來冬奧會項目還能因為天氣原因推遲。”“原來雪上項目的保障不僅僅是人造雪那麼簡單，還需要足夠的氣候條件。”……一場大雪，對國内很多接觸冰雪項目不久的觀衆們來說，又增加了一些“知識點”。
自由式滑雪、高山滑雪、越野滑雪……冬奧會中，雪上項目基本都在戶外舉行，天氣情況對戶外項目的順利舉辦，以及運動員的發揮具有重要影響。“是以對我們來說，準确把握風向、溫度、濕度等資訊對賽事保障至關重要。”北京市氣象局總工程師季崇萍表示。
風雲三号氣象衛星
在氣象領域，天氣預報的準确率一直都是一個難題。對于像冬奧會這樣的重大賽事，中國這次是又是如何提高預報精度的呢？“這離不開風雲三号氣象衛星，也離不開太赫茲遙感技術給大氣層‘做CT’。”北京理工大學內建電路與電子學院教授胡偉東介紹。
2021年7月5日7時28分, 風雲三号E星在酒泉衛星發射中心發射成功，成為世界上首顆晨昏軌道氣象衛星。有了這顆晨昏軌道氣象衛星，大陸在保持高精度全球成像和大氣垂直覺測能力的基礎上，有效地提高了全球數值天氣預報精度和時效。
北京冬奧會期間，國家衛星氣象中心和北京理工大學團隊就利用風雲三号氣象衛星擷取北京-張家口區域的遙感資料，為賽場提供精準的溫度、濕度、風場和降雪等天氣預報資訊。
“要對冬奧天氣作出預測，首先要有足夠的天氣資料，而風雲三号氣象衛星搭載的微波成像儀(MWRI)，就可以提供海量資訊。”胡偉東表示。風雲三号氣象衛星可全天候、全天時觀測大氣，在探測波段方面實作了紫外、可見、紅外和微波的全波譜探測。
依托強大的風雲三号氣象衛星，北理工團隊可以擷取全球、全天候、三維、适時準确的大氣參數、地表參數、海洋動力環境參數等資料，同時，利用微波太赫茲遙感技術探測衛星所搭載的微波成像儀(MWRI)，又能擷取雪深、雪水當量等重要的積雪參數。“把風雲三号氣象衛星和微波太赫茲遙感技術探測衛星的能力綜合在一起，相當于給大氣層做了一個‘CT’，讓我們可以全方位了解大氣的狀态。”胡偉東說。
冬奧會區域衛星遙感圖像處理前後對比
為何風雲三号氣象衛星一定要配合微波太赫茲遙感技術一起“行動”，才能進一步提高天氣預報的精度？原來，相比于統光學遙感、SAR遙感，微波太赫茲遙感不僅可以提供全天時、全天候探測，而且穿透力強，可對雲層遮擋下的環境進行探測。其獨特的頻譜特性還能針對性地得到海冰、海風、水汽、雪深、雪水當量、溫度等資訊，進而為冬奧賽場的天氣預報提供資料支援。
不過，由兩大衛星采集到的原始資料成像比較模糊，相關團隊需要把原始圖像空間分辨率提高4至8倍，才能真正為北京冬奧會的天氣預報提供準确的資訊。“即要把原始圖像上的‘馬賽克洗掉’，運用空間分辨率增強技術，提高分辨率。”團隊成員姚智宇介紹，分辨率提高後，清晰的衛星圖像讓冬奧會區域“一覽無遺”。
應用分辨率增強技術對冬奧地區雪深進行超分辨圖像
僅僅提高圖像的分辨率，還不足以讓冬奧會的天氣預報變得精準。因為圖像資料本身并不具備實體含義，無法直接得出天氣資訊，是以需要通過計算，對雪深、風場、降雨量等進行反向推演，才能對冬奧會比賽區域的雪深情況行更精準的預報。
“通過一系列技術處理，目前，我們氣象保障團隊不僅可以知道冬奧會賽場上的每條滑雪賽道雪深為多少，還可以知道風力有多大、是否有降雪等一切問題。”胡偉東表示，在各方團隊的共同努力下，北京冬奧會一定會将天氣因素對運動員成績、安全的影響降到最低。