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海洋动力环境卫星星座来了

2021-05-21 09:41:33    来源: 中国自然资源报    作者:朱彧

5月19日12 时03分,海洋二号D卫星在酒泉卫星发射中心由长征四号乙运载火箭成功发射升空。

据介绍,海洋二号D卫星是我国第四颗海洋动力环境系列卫星,与已在轨运行的海洋二号B卫星和海洋二号C卫星“三星组网”,共同构建成我国首个海洋动力环境卫星星座,实现对全球海面高度、有效波高、海面风场、海面温度的全天时、全天候、高精度观测,有效服务我国自然资源调查监管。

观测精度目前最高

海洋二号D卫星是我国民用空间基础设施规划的第五颗海洋业务卫星,将进一步提升我国海洋遥感业务化观测能力,为我国预警预报海洋灾害、可持续开发和利用海洋资源、有效应对全球气候变化、维护海洋权益和开展海洋科学研究等方面提供精准的海洋动力环境信息。

据了解,海洋二号D卫星与海洋二号C卫星技术指标完全相同,都配置了雷达高度计、微波散射计、校正辐射计、数据收集系统和船舶自动识别系统等5个有效载荷,可有效获取海风、海浪、海流、海温、中尺度涡等海洋动力环境信息。

据自然资源部所属的国家卫星海洋应用中心主任林明森介绍,海洋二号B卫星的雷达高度计测高精度优于5厘米,达到国际领先水平。而海洋二号C/D卫星将测高精度进一步提高至4厘米,达到目前卫星海面测高的最高精度。此外,微波散射计具有大尺度、全天时、全球观测的特点,一天可以覆盖全球90%以上海域面积的海洋风场探测,就如同台风监测的“千里眼”。

目前,国家卫星海洋应用中心已经建立包括北京站、牡丹江站、海南站、杭州站以及相应分系统在内的地面应用系统。后续,该中心将会同相关应用单位组织开展卫星在轨测试,保障卫星按时投入多星组网业务运行。

拥有3大观测优势

海洋二号D卫星的成功发射,标志着我国海洋动力环境卫星星座第一期的建设顺利完成。

海洋动力环境卫星星座,通俗地讲,就是通过三星组网,由单颗独立卫星变为可相互关联配合的星座。

2018年10月25日6时57分,海洋二号B卫星在太原卫星发射中心成功发射。该星是我国第一个海洋动力环境卫星星座的首发星;2020年9月21日13时40分,海洋二号C星在酒泉卫星发射中心成功发射。该星是我国海洋动力环境卫星星座的第二颗卫星。

兄弟同心,其利断金。据林明森介绍,海洋动力环境卫星“三兄弟”组网后,卫星星座拥有三大观测优势:

一是卫星观测能力和观测时效大幅提高。星座集成现有海洋卫星观测效能,成为集主、被动微波遥感器于一体,具有高精度测轨、定轨与全天候、全天时、全球海洋高效探测能力的海洋动力环境综合观测系统,可同步获取海面风场、浪高、海面高度、海面温度等多种高时效海洋动力环境参数信息,与国外单颗卫星相比,海面风场数据获取时效由单星的24小时提高到6小时,覆盖全球90%以上的海域。

二是大洋和极地观测兼顾。作为全球首个专用于海洋动力环境信息获取的星座,既聚焦大洋观测,又兼顾极地观测。采用太阳同步轨道具备极区海洋环境观测能力,采用非太阳同步轨道可有效分离各潮汐分量,解决潮汐混频问题。采用顺行加逆行轨道,有利于在轨交叉定标和真实性检验,摆脱长期依赖外星定标和检验的局面,成为完全自主可控的卫星星座。

三是卫星数据产品种类更加丰富。通过卫星组网获取的高时空分辨率信息,使区域高分辨海洋动力环境数据产品的制作具备条件,可增加更高空间分辨率和时效性的专题信息产品,使卫星数据在我国近海的应用效能得到更大发挥。

此外,在有效满足自然资源部主体业务需求的同时,卫星星座获取的海风、海浪、海流、海温和中尺度涡等海洋动力环境信息也兼顾了气象、减灾、水利等其他行业的应用需求,为国民经济建设和国防建设、海洋科学研究、全球气候变化提供实测数据服务。卫星数据在国际对地观测体系中也发挥出重要作用,为我国深入参与全球治理体系提供有力的技术支撑。

据悉,我国的海洋动力环境卫星星座建设分为2期。第一期由海洋二号B、C、D三星组成。目前,卫星星座第二期建设已进入论证阶段,将重点加强星地一体化的设计,继续提升卫星观测的时空分辨率,持续为我国海洋防灾减灾、预警预报提供高频次实测数据,为海洋资源开发、海洋科研等提供更加有力的数据支撑服务。

提供全球数据服务

系统掌握海洋动力过程规律,是有效认知海洋的前提条件。

海洋动力环境卫星,顾名思义就是观测海洋动力现象和动力过程的卫星。它具备全球海洋大面积动力环境信息连续获取能力,是认识海洋和感知海洋的高新技术手段之一。通过配置雷达高度计、微波散射计和微波辐射计这些遥感载荷,可实现“看浪”“测高”“听风”和“探温”功能,获取海风、海浪、海面高度、海面温度等多要素海洋动力环境信息,为我国海洋防灾减灾、海洋资源开发、海洋科学研究等领域提供数据服务。

我国发展的海洋动力环境卫星是海洋二号系列卫星,采用微波遥感探测技术,能够有效穿透云层、雨层,对海面进行连续观测。

卫星主要载荷为微波散射计、雷达高度计和扫描微波射计和校正微波辐射计,其主要使命是监测和调查海洋环境,获得包括海面风场、浪高、海流、海面温度等多种海洋动力环境参数,直接为灾害性海况预警预报提供实测数据。其中,卫星搭载的微波散射计能够在每个台风生命周期内至少完成一次观测,有效获取我国周边海域的全部台风信息,成为海洋灾害预警的尖兵。

林明森说:“通过卫星观测收集实况资料,经过数字模拟,工作人员预测未来台风、风暴潮能够发展到什么程度,在哪儿登陆。没有观测资料,预报是不准的。”

另外,海洋二号系列卫星重要功能之一是测量海面高度。海面高度是非常重要的观测因子,对整个海平面的上升和涡旋结构,能提供海面实况数据,包括有效波高、波浪的状况。

据了解,海洋二号系列卫星海面高度数据的质量得到国外科研机构的充分认可,法国空间中心科学家经过多次评估,认为海洋二号系列卫星获取的海面高度数据精度高,具有与欧美国家卫星同等的精度水平。自2011年10月开始,海洋二号系列卫星数据便纳入到法国空间中心所属的业务化数据处理系统中,为全球用户提供数据服务,有力提升了我国海洋卫星的国际地位。

林明森表示,随着海洋卫星组网的不断深入,卫星获取的数据将呈几何式增长,同时变得更加稳定可靠,为世界海洋信息库更新提供持续不断的服务,为人类更好地开发、利用、保护、管控海洋提供行之有效的“中国力量”。

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