2002年6月1日,中央机构编制委员会办公室批准中国气象局成立“国家空间天气监测预警中心”,和国家卫星气象中心一个机构,两块牌子,承担我国空间天气监测预警、预报发布和应用服务职责。中心于2004年7月1日正式开展空间天气业务运行,标志着我国国家级空间天气业务的正式开始。经过十八年的建设与发展,空间天气业务形成了涵盖监测、预报、服务全流程的国家级业务体系,已经成为中国气象局现代气象业务体系的重要组成部分。中国气象局的空间天气业务能力居世界前列,国家空间天气监测预警中心也成为国际民航组织(ICAO)空间天气全球服务四大中心之一。

1、天地一体化监测格局基本形成

观天测地十八载,赤子初成舞象冠

图片:国家空间天气监测预警中心

国家空间天气监测预警中心成立之初,地基空间天气业务观测基本空白,天基仅在风云卫星上搭载了粒子类的空间环境监测仪器,获取空间天气观测资料的主要渠道为互联网,资料来源多为国外观测数据。

2007年5月,依靠中国气象局小型基建项目的支持,在福建厦门气象局建设了首个空间天气业务地基观测台站—电离层测高仪观测站。之后,在预警工程、小型基建、行业专项以及国家高技术研究发展计划等工程和项目的支持下,中国气象局在全国19个省市建有10类设备86个台站,观测包括对空间天气源头(太阳),以及空间天气对人类影响最直接的区域(电离层和中高层大气),初步实现从地面气象-中层大气-高空大气和电离层的无缝隙探测能力和“三带六区”地基观测布局。

观天测地十八载,赤子初成舞象冠

图片:位于克州的电离层测高仪天线高塔

以风云系列气象卫星为依托,通过有计划地装载空间天气监测载荷,逐步增强风云卫星空间天气监测能力。目前在轨的7颗风云卫星上,装载有8类空间天气监测设备,共计17台仪器,所有监测已全部实现在线业务。基于风云三号极轨气象卫星平台,开展电离层监测、极光监测、带电粒子监测和效应监测;基于风云二号和四号静止气象卫星平台,开展带电粒子监测、磁场监测和效应监测。

经过18年的发展,中国气象局空间天气观测已初步形成了“天地一体化”业务监测布局,基本涵盖了对空间天气因果链主要要素的业务观测,自主观测数据在空间天气监测预警业务中得到了有效应用,在很大程度上缓解了空间天气业务过度依赖国外监测数据的情况,自主观测数据为空间天气业务提供了坚实的数据保障。

近期,空间天气地基观测即将形成我国境内关键区域电离层和中高层大气观测站组网监测能力,并将通过境外建站和数据交换等国际合作,初步实现全球监测能力。在风云系列卫星上增加太阳成像和电离层成像等监测设备。同时,积极推进L1点空间天气专业卫星和电离层监测预警卫星,与风云系列卫星相互配合,提升空间天气监测预警能力。

2、预报预警能力不断提升

观天测地十八载,赤子初成舞象冠

图片:国家空间天气监测预警中心

目前,国家空间天气监测预警中心已经具备了对太阳活动、行星际、磁层、电离层、中高层大气等日地空间关键区域的关键要素做出长期、中期、短期预报以及预警和现报的能力,具备自动化与人工干预相结合的综合数据分析能力,以及初步的定量化分析能力与模式预报能力,形成了系列化的预报产品,定期发布空间天气日报、周报、月报和年报等常规预报产品,根据空间天气状况不定期发布现报或警报,以及根据用户需求开发定制专属产品,关键空间天气参数的预报准确率与国际水平相当。

观天测地十八载,赤子初成舞象冠

图片:空间天气预报会商进行时

国家空间天气监测预警中心还根据自身业务特点,完成国内第一部《空间天气业务预报技术规范》,借鉴气象业务经验,构建了空间天气预报业务规范体系,制定了《预报员值班制度》、《事件会商制度》、《灾害性空间天气事件应急预案》、《灾害性空间天气事件应急预案细则》、《空间天气灾害应急短信发布规范》等规定,发布了包括空间天气术语、事件分级、预报规范以及检验方法在内的数十项国家及气象行业标准,2018年还通过了ISO9000国际质量体系认证。

3、应用服务效益日益显著

观天测地十八载,赤子初成舞象冠

图片:国家空间天气监测预警中心

形成了决策服务、专业服务、公众服务为主要内容的应用服务框架,提升快速化、定量化的服务能力,面向党、政、军等决策部门,航天、航空、通信、导航等专业领域和技术系统,社会公众等开展不同内容、不同层次的应用服务,取得了较好的经济效益和社会效益。相应的服务产品在国庆阅兵、奥运会、亚运会等重大政治社会活动的卫星安播保障、在抗震救灾等重大灾害应急救援活动的导航通信保障、在嫦娥工程、天宫和神舟系列飞船等重大航天任务的发射、交会对接、在轨运行等关键保障任务中发挥作用。

观天测地十八载,赤子初成舞象冠

图片:我们的大众科普活动掠影

通过空间天气网站、中国气象科技展厅、空间天气微信微博、空间天气APP等渠道,开展大量的科普宣传工作,将空间天气灾害与人类生活密切联系起来,将神秘高深的空间天气知识以通俗易懂的方式呈现在公众面前,取得了极大的社会效益。中心策划组织、联合全国各地气象学会与科研院所开展的“空间天气日”主题活动,自2013年开始已连续举办七届,每年组织开展各类科普活动近百场,成为空间天气科普的“名牌”。2018年,中心与北京天文馆联合举办了国内首场以空间天气为主的专场科普展览,并融入沉浸式青少年科普表演、时间囊之写给未来的你、小小讲解员等新颖活动,展期5个月,参观人次超五十万。通过不断地摸索与反复打磨,中心在国内首创推出空间天气STEM课程,使空间天气的科普教育深入到中小学课堂。

十八年来筚路蓝缕,风雨兼程,空间天气人从未停下前进的脚步。今天,我们的脚步更加的坚定、更加的自信。

作者:杨光林,敦金平,赵海娟,韩大洋
审核:张效信,戎志国,宗位国,郭建广