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海洋卫星:大国重器经略烂货的比蔚蓝

2020-06-30

  作者林明森肖像画
  本栏目画家张武昌绘

  提到海洋,烂货的比人们对其最直接的印象恐怕是“生命的摇篮”“风雨的故乡”“资源的宝库”“战略的要地”等,由此可见,它与人类的生存和发展紧密相连。作为一个海陆兼备的大国,中国要做到进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋,推动海洋强国建设不断取得新成就,唯有大力提高对海洋的认知能力和海洋信息服务能力。

  海洋占地球表面积的71%,真正实现如此大面积海洋环境信息的获取,绝非易事。传统上,采用岸基、船基和空基平台上的观测设备来获取海浪、潮汐和海温等海洋水文气象要素,观测费时、费力、效率低、成本高。上世纪70代年末,航天科技的发展为全球海洋观测提供了一种从太空看海洋的高新科技手段。通过在卫星上搭载不同功能的遥感器,例如,微波散射计、雷达高度计、微波辐射计等,来实现对海洋风、浪、流、温、盐、深等不同海洋动力环境要素的观测。

  中国的载人航天工程有力推动了海洋卫星的发展。2002年12月,神舟四号飞船上搭载的多模态微波遥感器完成了天基平台的海洋测高、测风和测温的试验验证。在此基础上,2011年8月,中国第一颗具有全球海洋动力环境信息观测能力的HY-2A卫星顺利发射入轨,一直在持续获取海洋观测数据。2018年10月,HY-2B卫星成功发射,实现了海洋动力环境卫星由试验应用向业务服务的转变,并成为全球卫星对地观测体系中的重要组成部分。

  在海洋防灾减灾领域,海洋卫星已经成为不可或缺的数据源。例如,海洋动力环境卫星搭载的微波散射计,能够捕捉并获取中国周边海域全部台风的信息,在每个台风的生命周期中,至少可对其完成一次观测。同时,海洋卫星还能获取台风期间的海浪信息,这些信息在汛期灾害应急、国家防总会商等公益预报服务以及国家重大应急事件中发挥重要作用。海洋卫星的在轨运行,为中国海上活动的海洋灾害预警报提供了有效的数据支撑。

  在海洋资源开发领域,海上风能和波浪能等新能源设施的开发和建设离不开卫星观测数据的支撑。在大洋渔业方面,雷达高度计和微波辐射计能够识别出大洋中的锋面和中尺度涡,可用来探测大洋渔场的可能区域;同时,卫星的观测还可为大洋捕捞提供渔场气象保障。

  海洋卫星在海上航行安全保障和国防领域也有许多应用。例如,利用卫星获取的海浪、风场、海温、盐度和中尺度涡等信息都是海上和水下环境保障的必备数据源。

  在海洋科研方面,海洋卫星提供的全球大面积、长时间序列观测数据在大、中尺度宏观估算和趋势分析中具有极大优势。例如,通过雷达高度计长期观测的海面高度信息,可以确定目前全球海平面的变化速率为每年3毫米。同时,海洋科研还需要卫星能够提供亚中尺度和更微小尺度的观测,这是后续海洋卫星的发展方向。

  海洋卫星在为多个领域提供服务的同时,不断在卫星观测的精度、空间分辨率和时效性等方面上继续提升能力。通过大力发展高轨光学、微波和激光雷达海洋遥感卫星并提升低轨卫星观测能力。建设高、低轨配合,太阳和非太阳同步卫星搭配,具备低、中、高分辨率观测能力的完整天基海洋观测体系,实现大、中、小尺度海洋环境信息同步获取,海洋表层、次表层和海底信息同步观测能力。卫星数据产品上做到高时效、高精度、多种类和信息全,具备全球数据分发服务能力,满足应用领域对全球海洋环境信息的业务需求。

  经历了十多年的技术积累,中国的海洋卫星实现了从“无”到“有”,再到“好用”,攻克了卫星信息处理的难题,发展了一系列海洋遥感应用新技术,推进了中国海洋卫星的发展。这离不开一支中青年为骨干的海洋卫星技术队伍,他们团结协作、开拓创新、严慎细实,突破了海洋动力环境卫星的一整套核心数据处理算法,形成了中国自主的海洋卫星技术体系,实现了从长期依赖国外卫星数据,到使用国产海洋卫星数据的根本性变革,使中国一举成为国际上少数几个掌握完整海洋动力环境卫星技术的国家。目前,海洋动力环境卫星综合观测能力已经达到甚至部分指标领先国际同类卫星水平。在海洋卫星观测领域,中国的短板是遥感机理研究基础薄弱、新体制遥感载荷少、数据处理的精细化程度不足,需努力提高卫星天地一体化的综合效能。

  21世纪是海洋的世纪,人类对海洋的开发和利用,人类与海洋的和谐相处,都离不开对海洋的系统了解和认知。在新时代海洋强国建设进程中,海洋信息的服务保障能力应紧紧围绕应用需求,提质增效,夯实基础,补齐短板,持续生产出高质量的卫星数据产品,服务于认知海洋的实践。

  (作者为国家卫星海洋应用中心主任)

  

  本版携手科学出版社推出

(责编:赵竹青、吕骞)

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