【坤匙科技集团】卫星遥感技术在海洋大气和环境中的进展术进展
因海上缺乏实地观测资料，且海上天气和环境生态系统变化迅速，目前对海洋天气和环境生态的监测、评估及预警最有效的方法是卫星遥感观测。本文从海雾、海上强对流及海洋生态环境监测角度，介绍卫星遥感监测能力、方法和相关产品的最新进展，帮助科研和海洋监测业务人员加深卫星遥感在海洋大气和生态环境监测方面的理解和应用。极轨气象卫星（LEO）系统是卫星探测技术的先行者，因距地较近具有较高空间分辨率等优势，多数雾检测方案的进展都源于极轨气象卫星遥感。卫星观测到的雾信息，受辐射特征日夜变化的影响明显，夜间和白天的雾检测方法完全独立。目前业务上夜间雾（含低层云）检测的方法是在中波、长波红外波段中小粒子透明水云发射率存在差异的理论基础上建立的双通道差值法（BTD）。该方法当前仍是业务监测夜间雾的首选和夜间雾检测的研究基础。但其缺乏从低云中检测出雾的能力，对低云和海雾混杂不严重中纬度以北海域。随着卫星遥感技术的发展，更加定量地应用卫星数据反演雾光学厚度和液态水粒子尺度、雾水含量等微物理特征参量成为卫星监测雾技术研究的重要组成部分。对于黄海海雾已有类似特性参数的卫星反演研究。可以通过反演的雾微物理特征值（如：液态水路径等）检测白天/夜间雾，但由于受区域特征影响以及缺乏更多实验验证而没有达到能够业务使用的程度。雾卫星监测产品普遍以雾/层云为检测对象，一般包括陆地和海洋，与地基能见度观测的匹配程度受当地区域天气气候特征影响。互联网上可检索到这种专业机构的业务产品，已知的海雾卫星遥感监测产品有中国国家卫星气象中心针对中国周边海域的极轨、静止2个系列5颗卫星的海雾检测产品，包括中国气象局台风海洋中心等单位。值预报融合产品的研发将成为海雾检测产品的发展趋势，这样既克服了卫星观测能力的限制又能够比较客观的反映雾分布的实况。强对流具有突发性和局地性强、生命史短等特点。卫星观测具备观测范围大、可反演要素多、时效性强等诸多优势，大大提高了海洋强对流等灾害的监测和预警能力。用卫星红外观测资料对强对流云团进行识别和追踪是目前应用较为广泛的方法之一，其原理主要是基于云顶温度阈值来进一步识别强对流云团。云顶温度阈值对于对流云团的识别有较大的影响，因此仅依靠红外波段云顶温度阈值方法较难实现强对流云团的准确判识。为改善强对流云团识别精度，微波观测成为重要的手段之一。利用卫星资料分析强对流初生环境场对于提高强对流短时临近预报和预警能力有重要的意义。早期的研究多集中在对流云发生前卫星云图的特征分析，或是通过不同光谱通道的亮温特征或差值特征来分析对流系统的水汽场特征或对流云顶物理特征。随着气象卫星的发展，研究开始采用静止卫星观测资料来进一步反演抬升指数、对流有效位能及对流抑制能量等相关参数，来判定大气层结状态并进一步研究对流云的发展。在最基础的卫星资料云图上，对流云型在形态和尺度上具有很大的变化，对于不同的光谱通道，这些云型各具特征。一些对与降水、水汽场及风场相关卫星定量产品的定量分析，也可从对流发生时其环境场所出现的某些特征来进一步进行对流监测与预警。有研究提出采用水汽分布特征指标可对改善强对流天气临近预警起到重要作用，水汽场的分布特征、水汽区的活动、干湿区边界、暗区等都与强对流的发生发展有着密切的联系。海洋是天气、气候等现象的动力源，对海洋环境的监测对于人类活动及气候变化的研究都具有重要意义。海洋面积广阔且海洋参数变化较快，用卫星遥感的方式可以解决现场测量的采样点少时空分辨率低的问题，海洋环境遥感监测可为评估海洋水色、海洋污染、海岸带资源开发、海洋科学研究等领域服务。通过对海面高度的监测对由全球气候变暖、极地冰川融化、上层海水变热膨胀等气候现象引起的全球性海平面上升的研究有重要意义。卫星高度计是一种向卫星下方的地球发射脉冲的雷达，通过测量脉冲经海面反射之后的往返时间，则可获得卫星距海面的高度，通过地面轨道测距和计算，可以获得卫星轨道高度，从而获得卫星遥感海面高度值。海洋综合卫星应用于综合性的海洋观测，用高空间分辨率传感器观测包括海洋环境事件的监测、渔业管理等。如用 DMSP（defense meteorological satellite program）卫星监测管理海洋的渔船，由于捕鱼船在夜间利用高亮度的灯光吸引鱼群，因此可根据DMSP卫星监测到海上的灯光结合ARGOS系统数据定位到海洋的渔船，实现渔业的遥感监测管理。--本文部分资料来源于网络，如有侵权请联系删除--产品核心卫星应用系列：卫星遥感、卫星通讯、卫星定位导航；物联网智慧系统系列：无人机反制、无人机巡检于安防、应急、矿山、园区、电力、交通等；智慧城市、智慧海洋、智慧交通、智慧园区。有应用需求，请扫码联系。微信号｜shkskjjt坤匙网址｜www.land-key.com