當今世界各國都有一個共識“21 世紀是海洋的世紀”。因為海洋不僅可為人類提供生存空間、食品、礦物。運輸及水資源等，而且將在新能源開發(fā)上扮演重要角色。

海洋能是一種蘊藏量極大的可再生能源，通常包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能和鹽能等 5 種類型，作為未來地球新能源的源泉，海洋資源自然成為世界各國爭奪的焦點。

海洋開放和利用對未來的經(jīng)濟發(fā)展、能源開發(fā)的驅(qū)動作用將會日趨明顯，所以發(fā)展海洋技術(shù)顯得尤為重要。其中，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對海洋水文信息的監(jiān)測與預(yù)報，對海洋資源的開發(fā)、海洋經(jīng)濟的發(fā)展、海洋生態(tài)的保護及海洋權(quán)益的維護方面至關(guān)重要。本文就衛(wèi)星遙感技術(shù)在海洋開發(fā)中的應(yīng)用簡作概述。

01、國內(nèi)外海洋遙感衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀

國外對海洋衛(wèi)星的應(yīng)用研究起步較早，世界上第一顆專用海洋衛(wèi)星由美國于 1978 年發(fā)射，該衛(wèi)星成功實現(xiàn)對海岸帶水色的觀測。

1997 年，美國 NASA 發(fā)射了世界上第一顆專用海洋水色衛(wèi)星 SeaStar，其于 2002 年發(fā)射的“水”衛(wèi)星可進行海面風速測量，于 2003 年發(fā)射的“克羅里斯”號衛(wèi)星可實現(xiàn)海面風場測量。

歐洲對海洋遙感衛(wèi)星的研究主要集中在綜合觀測型衛(wèi)星方面，在 1991—2001 年間先后發(fā)射多顆“歐洲遙感衛(wèi)星”系列，于 2010 年發(fā)射的冷衛(wèi)星-2 可對海洋浮冰和極地冰層進行精確觀測。

俄羅斯在 1965—1969 年間先后發(fā)射了 5 顆試驗型海洋監(jiān)視衛(wèi)星，從 1967 年開始發(fā)射實用型海洋監(jiān)視衛(wèi)星，至 1989 年共進行了 32 次發(fā)射。

日本最早在 1987 年發(fā)射了海洋觀測衛(wèi)星“櫻花”，并于 1990 年發(fā)射了其后續(xù)衛(wèi)星。2012 年，日本發(fā)射了全球變化觀測衛(wèi)星“水珠”，該衛(wèi)星搭載先進微波輻射計，空間分辨率為 15km，幅寬為 1450km。

印度于 1999 年發(fā)射的海洋遙感衛(wèi)星主要用于海表葉綠素和浮游植物監(jiān)測，于 2009 年發(fā)射的海洋遙感衛(wèi)星又增加了掃描散射計，不僅可以探測海水中懸浮物，還可以對大氣氣溶膠進行研究。

國內(nèi)海洋遙感衛(wèi)星研究起步較晚，我國第一顆海洋水色衛(wèi)星即海洋一號 (HY-1A) 于 2002 年 5 月發(fā)射，該衛(wèi)星的發(fā)射大幅提高了我國海洋水色信息的提取水平。2011 年 8 月，我國成功發(fā)射了第一顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星 HY-2A，實現(xiàn)了對浪高、海流、海面風場和海表溫度等多種海洋動力環(huán)境參數(shù)的觀測。2016 年 8 月，GF-3 衛(wèi)星成功發(fā)射，這是我國首顆分辨率達到 1m 的 C 頻段多極化合成孔徑雷達成像衛(wèi)星，可全天候、全天時監(jiān)視監(jiān)測全球海洋和陸地資源，有力支撐海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋目標監(jiān)視、海域使用管理、海洋權(quán)益維護和防災(zāi)減災(zāi)等應(yīng)用。

經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，我國逐漸形成了以海洋水色衛(wèi)星、海洋動力環(huán)境衛(wèi)星和海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星為代表的海洋遙感衛(wèi)星系列，為我國海洋環(huán)境保護、海洋資源開發(fā)、海域使用管理、海洋權(quán)益維護和極地大洋管理提供了技術(shù)支撐。

02、衛(wèi)星如何用于觀測海洋？

衛(wèi)星是觀測地球和覆蓋地球 70% 以上地球的藍色海洋的絕佳工具。通過從地球上空的軌道遙感，衛(wèi)星為我們提供了比僅從表面獲得的信息更多的信息。

利用衛(wèi)星，研究人員仔細研究海洋。衛(wèi)星收集的信息可以告訴我們有關(guān)海洋測深、海面溫度、海洋顏色、珊瑚礁以及海冰和湖冰的信息?？茖W家還使用衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)將來自地面發(fā)射器的信號傳遞給現(xiàn)場研究人員 —— 用于測量潮汐高度和鯨魚遷徙等應(yīng)用。衛(wèi)星上的發(fā)射器還傳遞來自緊急信標的位置信息，以幫助在人們在船上、飛機或偏遠地區(qū)遇險時挽救生命。以下是衛(wèi)星幫助我們更多地了解海洋的眾多方式中的幾種：

海面溫度

了解海面的溫度可以告訴科學家很多關(guān)于海洋內(nèi)部和周圍發(fā)生的事情。溫度變化會影響魚類的行為，導致珊瑚漂白，并影響沿海天氣。

海面溫度的衛(wèi)星圖像也顯示了水循環(huán)的模式。例子包括上升流的位置，其特點是從深處升起的冷水，通?？拷０?；和溫水流，如墨西哥灣流。

收集海面溫度最常用的儀器是衛(wèi)星上的可見紅外成像輻射計套件（VIIRS）儀器。該傳感器每天捕獲新數(shù)據(jù)，使科學家能夠拼湊出一系列地圖，顯示全球不同地區(qū)的海面溫度隨時間的變化。

海面顏色

衛(wèi)星還提供有關(guān)海洋顏色的信息。例如，顏色數(shù)據(jù)可幫助研究人員確定沿海洪水的影響，檢測河流羽流，并定位可能污染貝類并殺死其他魚類和海洋哺乳動物的有害藻類的大量繁殖。

來自衛(wèi)星的海洋顏色數(shù)據(jù)不僅可以確定藻華形成的位置，還可以預(yù)測未來可能漂移的位置。處理廠還使用 NOAA 創(chuàng)建的藻華預(yù)測來決定何時更改其水處理配方以處理藻類。

海平面變化

氣候變化最重要的潛在影響之一是海平面上升，這可能導致沿海地區(qū)和島嶼被淹沒、海岸線侵蝕以及濕地和紅樹林等重要生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

衛(wèi)星高度計雷達測量可以與精確已知的航天器軌道相結(jié)合，以前所未有的精度在全球范圍內(nèi)測量海平面。測量全球平均海平面的長期變化為測試氣候模型對全球變暖的預(yù)測提供了一種方法。

映射

這些凸起太小而難以察覺，可以通過衛(wèi)星上的雷達高度計進行測量

衛(wèi)星圖像也可用于繪制水中的特征，例如珊瑚礁。海底地質(zhì)比大陸的地質(zhì)簡單得多，因為侵蝕率較低，也因為大陸遭受了與海洋盆地開放和關(guān)閉有關(guān)的多次碰撞。

盡管它相對而言地質(zhì)較為簡單，但大部分深海海底仍然知之甚少，因為它被海洋掩蓋了。迄今為止，船只只繪制了海底的一小部分。但由于重力，海洋表面有寬闊的顛簸和凹陷，模仿海底的地形。這些顛簸和下降可以使用安裝在衛(wèi)星上的非常精確的雷達高度計進行測繪。

天氣

海洋在調(diào)節(jié)地球的天氣和氣候方面發(fā)揮著重要作用。天氣數(shù)據(jù)也許是衛(wèi)星技術(shù)最廣為人知的應(yīng)用。

氣象衛(wèi)星系統(tǒng)由兩種類型的衛(wèi)星組成：用于短程預(yù)報、警告和觀測的地球靜止業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星（GOES）; 以及用于長期預(yù)測的極軌衛(wèi)星。這兩種類型的衛(wèi)星對于提供完整的全球天氣監(jiān)測系統(tǒng)都是必要的。

跟蹤

提供環(huán)境圖像的衛(wèi)星也可以與從各種傳感器接收數(shù)據(jù)的其他儀器聯(lián)合使用。

例如，海洋動物，如海龜和海牛，可以安裝發(fā)射器，將有關(guān)其位置的信息傳遞給軌道衛(wèi)星。類似的技術(shù)也用于人類搜索和救援。

03、衛(wèi)星如何用于觀測海洋？

海洋衛(wèi)星遙感技術(shù)對海洋資源管理和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的影響日益增強，為研究、開發(fā)、利用和保護海洋提供了豐富的資料，成為人類認知海洋的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其與 GIS 技術(shù)結(jié)合的日臻緊密，遙感技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用必將更加廣泛。

21 世紀是海洋的世紀，將衛(wèi)星遙感技術(shù)中的科技生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為海洋管理部門的現(xiàn)實生產(chǎn)力，衛(wèi)星遙感技術(shù)是充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)和信息資源的最佳途徑，是實現(xiàn)海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和重要手段。在全球變化、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測與預(yù)測中起著其它技術(shù)無法替代的作用。同時在維護海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的過程中將極大地促進信息科學技術(shù)、空間科學技術(shù)、環(huán)境科學技術(shù)和地球科學的發(fā)展。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，海洋遙感衛(wèi)星相繼升空，海洋探測技術(shù)越來越先進，水下地形測量、重力測量儀器不斷更新?lián)Q代，為海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取提供了保障。

本文來自微信公眾號：出新研究 （ID：chuxinyanjiu），作者：唐詩

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