福爾摩沙衛星三號星系發射十週年暨第三屆國際GPS掩星觀測研討會

第三屆國際GPS掩星觀測研討會
福爾摩沙衛星三號(簡稱福衛三號)是台美雙邊科技合作最大規模的計畫,首創以6顆微衛星組成氣象星系,運用先進的全球定位系統電波掩星技術,建立全球大氣即時觀測網。福衛三號自2006年4月15日發射迄今屆滿十週年,已收集全球超過1千萬筆(大氣6百多萬筆和電離層4百多萬筆)資料,提供全球83個國家,超過3,000位專家學者進行氣象預報、氣候變遷、太空天氣與其他相關科學研究使用。其觀測範圍均勻覆蓋全球,可彌補傳統地面站無法觀測的海洋、高山、沙漠、冰原等地區之數據,大幅提高氣象資料觀測點數。

近年來全球大氣環境快速變化,特殊的劇烈天氣出現頻繁,氣象與氣候相關研究儼然已成為全球大氣與地球科學家的首要課題。福衛三號以覆蓋全球的星系方式,接收美國全球定位系統GPS衛星所發射的訊號,經由訊號通過大氣層與電離層時產生的折射,來估算大氣溫度、壓力與濕度,運用於氣象預報模式、氣候變遷、全球暖化等研究,以提高區域性與中、高尺度氣象預報的準確性。歐洲中期預報中心ECMWF分析2012年資料顯示,福衛三號資料量僅占天氣預報所有使用資料的2~3%,對減少預報誤差的貢獻度已由2008年的8.5%大幅提升為10%,貢獻度排名前五名。目前除我國中央氣象局外,加拿大、美國、英國、日本、澳洲、韓國、歐盟等重要氣象預報單位,均已將福衛三號資料納入其氣象預報作業系統中。全球對於即時掩星資料的需求日益增加,世界氣象組織(WMO)更公開肯定掩星資料的效益,世界上鮮少有氣象衛星觀測資料,能如此迅速廣泛受到各國重視。

此外,颱風經常對我國造成極大的威脅,福衛三號觀測資料已被驗證可有效提高颱風路徑與強度的分析。中央氣象局使用氣象區域預報模式對莫拉克颱風進行系集預報,驗證福衛三號資料可以提升侵台颱風路徑及劇烈降雨預報能力;國研院颱洪中心針對2012年23個颱風統計分析顯示,福衛三號資料對颱風路徑24小時預報的準確度可提升10%。另外,惡劣太空天氣變化會造成電離層濃度的急劇改變,進而影響通訊、定位、導航的品質與準確度。我國科學團隊利用福衛三號的電離層觀測資料,首次完整觀測全球電離層電子濃度三維結構與變化,建構第一個全球電離層天氣監測與預報同化模式,領先世界,並首次建構完整全球閃爍指數經驗模式,未來可應用於通訊、定位、導航的品質與準確度之評估和改善。

福衛三號運轉初期,每日穩定提供約2,400筆衛星觀測資料;十年來,除了1顆衛星在2010年失效除役,其他5顆衛星因部分元件老化或電力系統不穩定,目前星系衛星觀測資料量仍可提供每日約650筆。福衛三號對於全球天氣預報及太空天氣監測貢獻卓著,堪稱「最精準、穩定的太空溫度計」,並被國際間評為對未來氣象測候最具影響力的系統之一,台灣也儼然成為GPS掩星技術研究與應用重鎮。國研院太空中心成功地將一個原先任務壽命兩年的實驗型星系計畫,提升為近十年全球氣象單位相當仰賴的唯一掩星星系計畫,展現台灣在氣象衛星領域的貢獻。

【圖、文:節錄自國家太空中心網頁】

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