新一代海洋水色觀測衛星：這些科技讓衛星“看”海更清楚

來源：光明日報

我國龐大的衛星家族中有一類為海洋水色觀測衛星，專門觀測海洋水體顏色的變化。通過水體顏色反演出海洋組分，可以幫助我們更好地了解海洋污染、災害和生物多樣性等情況。

2018年和2020年，我國分別發射海洋一號C衛星、海洋一號D衛星。它們是我國第一代海洋水色觀測衛星，目前正在進行組網觀測。2023年11月16日發射的海洋三號01星，是我國新一代海洋水色觀測衛星。由此，我國海洋水色系列衛星正式升級到第二代觀測體系。

相比上一代，新一代海洋水色觀測衛星到底新在哪兒？

關鍵指標大幅提升，看得更清楚

從太空中看海，最大的問題就是海洋太暗，而且還受到云層、海面太陽光反射等因素的干擾。新一代海洋水色觀測衛星配置了全新的探測儀器載荷——水色水溫掃描儀、中分辨率可編程成像光譜儀和海岸帶成像光譜儀，分辨率、在軌定標精度、信噪比等關鍵指標均大幅提升。

國家航天局對地觀測與數據中心工程副總師孟令杰解釋，分辨率反映了衛星對細節的觀測能力，決定了衛星觀測圖像的清晰程度。更高的分辨率，意味著衛星能觀測得更加精細。定標是為了給衛星觀測這桿“秤”加上準星，使觀測數據更真實地反映實際物理量。更高的定標精度，意味著衛星能觀測得更加精準。信噪比決定了衛星信號的傳輸質量。更高的信噪比，意味著衛星能更加可靠地傳輸觀測數據。

與海洋一號C、D衛星相比，新一代海洋水色觀測衛星的全球大洋水色水溫觀測空間分辨率由1100米提高至500米，海岸帶環境觀測空間分辨率由50米提高至20米，且具備5米空間分辨率的地物全色信息探測能力，此外還增加了100米中等分辨率的海洋生態環境要素觀測能力。海岸帶成像儀對雜散光的抑制能力好，觀測的景物亮暗動態范圍大，海洋水色、極地冰川等目標可以“看”得清清楚楚。水色水溫掃描儀5秒就能“看”遍大半個中國，采用的大像元探測技術能適應不同明暗光線，無論強光還是弱光下都能拍攝高清圖像。

“這些‘黑科技’設備可以最大限度地消除其他因素的影響，讓衛星‘看’海‘看’得更加清楚。”孟令杰說。

成像譜段增加，功能更全面

海洋水色觀測衛星主要探測全球海洋水色環境要素、海水光學特性、海表溫度、海冰、植被、海岸帶環境以及內陸大型湖泊水體。目前，海洋一號C、D衛星已經應用于我國渤海與極地海冰業務化監測、黃海東海滸苔季節性調查監測、南海紅樹林調查、珊瑚礁和海洋碳匯監測等。新一代海洋水色觀測衛星由航天科技集團五院抓總研制，是世界首顆針對全球多種水體、采用多種探測手段的高精度海洋水色觀測衛星，可實現對全球大洋、近海、近岸及島嶼，以及港口的水色、水溫，還有海冰、懸浮物質、水生態環境等要素的大范圍連續動態監測。

成像譜段是衛星傳感器能捕獲到的光波范圍，通過研究每個譜段，可以獲得相應的獨特信息。與上一代海洋一號C、D衛星相比，新一代海洋水色觀測衛星的成像譜段從16個增加至46個。“這意味著衛星能獲取更加全面豐富的水色數據，此外還可以獲得大氣、植被、污染物等數據。”孟令杰說。

據航天科技集團五院專家介紹，新一代海洋水色觀測衛星的海岸帶成像儀有9個譜段，用1個全色譜段和8個多光譜譜段同時守望祖國的藍色海疆，能夠將海岸帶區域的陸地和淺海目標“看”得一清二楚。

“正是基于載荷配置和高性能觀測能力，新一代海洋水色觀測衛星除了觀測海洋，還將在國土、生態、氣象和交通等行業開展應用。”國家衛星海洋應用中心主任林明森介紹，借助新一代海洋水色觀測衛星，國土行業可以開展海岸帶生態地質環境監測、土地變更調查與監測等；生態行業可以開展河口港灣水質監測、近海環境污染監測等；氣象行業可以開展湖泊藻類水華監測、全國地表高溫監測等；交通行業可以開展航道冰情監測、船舶溢油監測、船舶航行保障與救援等。

（本報記者 陳海波 本報通訊員 蔡金曼 王豪）