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海洋衛星:大國重器經略蔚藍

新浪科技 2020-06-29 09:13

原標題:海洋衛星:大國重器經略蔚藍

  作者林明森肖像畫

  本欄目畫家張武昌繪

  提到海洋,人們對其最直接的印象恐怕是「生命的搖籃」「風雨的故鄉」「資源的寶庫」「戰略的要地」等,由此可見,它與人類的生存和發展緊密相連。作為一個海陸兼備的大國,中國要做到進一步關心海洋、認識海洋、經略海洋,推動海洋強國建設不斷取得新成就,唯有大力提高對海洋的認知能力和海洋信息服務能力。

  海洋佔地球表面積的71%,真正實現如此大面積海洋環境信息的獲取,絕非易事。傳統上,採用岸基、船基和空基平台上的觀測設備來獲取海浪、潮汐和海溫等海洋水文氣象要素,觀測費時、費力、效率低、成本高。上世紀70代年末,航天科技的發展為全球海洋觀測提供了一種從太空看海洋的高新科技手段。通過在衛星上搭載不同功能的遙感器,例如,微波散射計、雷達高度計、微波輻射計等,來實現對海洋風、浪、流、溫、鹽、深等不同海洋動力環境要素的觀測。

  中國的載人航天工程有力推動了海洋衛星的發展。2002年12月,神舟四號飛船上搭載的多模態微波遙感器完成了天基平台的海洋測高、測風和測溫的試驗驗證。在此基礎上,2011年8月,中國第一顆具有全球海洋動力環境信息觀測能力的HY-2A衛星順利發射入軌,一直在持續獲取海洋觀測數據。2018年10月,HY-2B衛星成功發射,實現了海洋動力環境衛星由試驗應用向業務服務的轉變,並成為全球衛星對地觀測體系中的重要組成部分。

  在海洋防災減災領域,海洋衛星已經成為不可或缺的數據源。例如,海洋動力環境衛星搭載的微波散射計,能夠捕捉並獲取中國周邊海域全部颱風的信息,在每個颱風的生命周期中,至少可對其完成一次觀測。同時,海洋衛星還能獲取颱風期間的海浪信息,這些信息在汛期災害應急、國家防總會商等公益預報服務以及國家重大應急事件中發揮重要作用。海洋衛星的在軌運行,為中國海上活動的海洋災害預警報提供了有效的數據支撐。

  在海洋資源開發領域,海上風能和波浪能等新能源設施的開發和建設離不開衛星觀測數據的支撐。在大洋漁業方面,雷達高度計和微波輻射計能夠識別出大洋中的鋒面和中尺度渦,可用來探測大洋漁場的可能區域;同時,衛星的觀測還可為大洋捕撈提供漁場氣象保障。

  海洋衛星在海上航行安全保障和國防領域也有許多應用。例如,利用衛星獲取的海浪、風場、海溫、鹽度和中尺度渦等信息都是海上和水下環境保障的必備數據源。

  在海洋科研方面,海洋衛星提供的全球大面積、長時間序列觀測數據在大、中尺度宏觀估算和趨勢分析中具有極大優勢。例如,通過雷達高度計長期觀測的海面高度信息,可以確定目前全球海平面的變化速率為每年3毫米。同時,海洋科研還需要衛星能夠提供亞中尺度和更微小尺度的觀測,這是後續海洋衛星的發展方向。

  海洋衛星在為多個領域提供服務的同時,不斷在衛星觀測的精度、空間解析度和時效性等方面上繼續提升能力。通過大力發展高軌光學、微波和激光雷達海洋遙感衛星並提升低軌衛星觀測能力。建設高、低軌配合,太陽和非太陽同步衛星搭配,具備低、中、高解析度觀測能力的完整天基海洋觀測體系,實現大、中、小尺度海洋環境信息同步獲取,海洋表層、次表層和海底信息同步觀測能力。衛星數據產品上做到高時效、高精度、多種類和信息全,具備全球數據分發服務能力,滿足應用領域對全球海洋環境信息的業務需求。

  經歷了十多年的技術積累,中國的海洋衛星實現了從「無」到「有」,再到「好用」,攻克了衛星信息處理的難題,發展了一系列海洋遙感應用新技術,推進了中國海洋衛星的發展。這離不開一支中青年為骨幹的海洋衛星技術隊伍,他們團結協作、開拓創新、嚴慎細實,突破了海洋動力環境衛星的一整套核心數據處理演算法,形成了中國自主的海洋衛星技術體系,實現了從長期依賴國外衛星數據,到使用國產海洋衛星數據的根本性變革,使中國一舉成為國際上少數幾個掌握完整海洋動力環境衛星技術的國家。目前,海洋動力環境衛星綜合觀測能力已經達到甚至部分指標領先國際同類衛星水平。在海洋衛星觀測領域,中國的短板是遙感機理研究基礎薄弱、新體制遙感載荷少、數據處理的精細化程度不足,需努力提高衛星天地一體化的綜合效能。

  21世紀是海洋的世紀,人類對海洋的開發和利用,人類與海洋的和諧相處,都離不開對海洋的系統了解和認知。在新時代海洋強國建設進程中,海洋信息的服務保障能力應緊緊圍繞應用需求,提質增效,夯實基礎,補齊短板,持續生產出高質量的衛星數據產品,服務於認知海洋的實踐。

  (作者為國家衛星海洋應用中心主任)

  本版攜手科學出版社推出

(責編:趙竹青、呂騫)