● 文|國家衛(wèi)星海洋應用中心 賈永君 林明森 張有廣

海洋二號衛(wèi)星A星（HY-2A）是我國第一顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星。HY-2A衛(wèi)星集主、被動微波遙感器于一體，具有高精度測軌、定軌能力與全天候、全天時、全球海洋探測能力。2011年8月16日，HY-2A衛(wèi)星成功發(fā)射。2012年1月衛(wèi)星完成在軌測試，各項測試均達到設計指標[1]，并在3月交付使用。雷達高度計是HY-2A衛(wèi)星的主要載荷之一，主要用于全球海面高度、有效波高和海面風速的觀測。其數(shù)據(jù)產(chǎn)品已經(jīng)成功應用于海洋防災減災、海洋環(huán)境保護、海洋科學研究以及國防建設等領域，有效發(fā)揮了HY-2A衛(wèi)星的經(jīng)濟和社會效益。

一、HY-2A衛(wèi)星雷達高度計

HY-2A衛(wèi)星采用太陽同步軌道，傾角99.34°，降交點地方時為 6∶00 am。為了滿足雷達高度計（技術指標參見表1）海洋觀測需求，衛(wèi)星在壽命前期采用重復周期為14天的回歸凍結軌道，高度971km，周期104.46min，每天運行13+11/14圈；在壽命后期采用重復周期為168天的回歸軌道，衛(wèi)星高度973km，周期104.50min，每天運行13+131/168圈，主要用于大地測量學的研究。雷達高度計是HY-2A衛(wèi)星的主要載荷之一，自衛(wèi)星發(fā)射以來，雷達高度計已經(jīng)連續(xù)工作將近7年，正常工作時間近98.24%。

表1 HY-2A衛(wèi)星雷達高度計技術指標

雷達高度計用于測量海面高度、有效波高及風速等基本海洋要素。

雷達高度計觀測獲取的海洋動力環(huán)境要素包括：海面高度、有效波高和海面風速等，其觀測精度通過與現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)和同類衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行比對和統(tǒng)計分析后確定。

二、在海洋防災減災中的應用

1. 臺風監(jiān)測

HY-2A衛(wèi)星同時搭載了微波散射計和雷達高度計，這兩種主動微波遙感器同步獲取的海洋風場和海浪信息在海洋災害監(jiān)測中具有獨特的優(yōu)勢，可以及時提供臺風發(fā)生和發(fā)展過程中的風場和有效波高，為沿海地區(qū)及時應對海洋災害提供了多要素的海況信息，這在海洋防災減災中發(fā)揮著重要作用。同時，HY-2A衛(wèi)星提供的同步海況信息可為風場和海浪同化模式的運行提供高精度的初始場，進而提高海面風場和海浪數(shù)值同化模式的精度，為海洋防災減災的決策提供信息服務[2]。圖1 -圖3為2012年HY-2A衛(wèi)星監(jiān)測到的臺風風場與浪高。

2. 海嘯監(jiān)測

HY-2A衛(wèi)星雷達高度計具備海面高度和有效波高監(jiān)測能力，可為海嘯監(jiān)測提供觀測數(shù)據(jù)。以印度尼西亞地震前后全球海域有效波高監(jiān)測為例，據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，北京時間2012年4月11日16時38分，印度尼西亞蘇門答臘北部附近海域 (北緯2.3°，東經(jīng)93.1°) 發(fā)生里氏8.5級地震，震源深度為20km。11日當天再次發(fā)生里氏8.2級強震。

研究中利用HY-2A衛(wèi)星雷達高度計對印度尼西亞地震前后全球海域有效波高分布進行了監(jiān)測分析。圖4和圖5分別為地震前后全球海域有效波高與印度洋海域有效波高分布。圖6和圖7分別為地震前后全球海域有效波高與印度洋海域有效波高分布。從圖6和圖7比較可以確定，地震前后全球范圍內(nèi)，特別是地震最有可能引發(fā)海嘯的印度洋海域有效波高變化不大，印度洋海域有效波高變化不超過1m。根據(jù)上述比較結果，可以判定在印度洋海域不會發(fā)生海嘯。美國太平洋海嘯預警中心在發(fā)布了海嘯預警信息后，隨后取消了針對印度洋相關地區(qū)的海嘯預警，由此驗證了利用HY-2A衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)分析后所得出的不會發(fā)生海嘯的結論，從而也證明了HY-2A衛(wèi)星雷達高度計具備提供海嘯預警報的能力。

3. 颶風監(jiān)測

2012年形成于大西洋洋面上的一級颶風“桑迪”，因其侵襲美國東部，造成嚴重災害而受到關注。“桑迪”颶風10月28-30日橫掃美國東部海岸，HY-2A衛(wèi)星在27日成功觀測到該颶風及其移動方向，這為有效防范颶風在28日的登陸提供了預警時間。圖8為颶風期間波高的變化，可以看出，“桑迪”颶風期間具有明顯超過6m以上的波高，因此，“桑迪”颶風造成的損失不容忽視。

三、結語

HY-2A衛(wèi)星雷達高度計的測量精度已經(jīng)達到國際上同類雷達高度計的觀測水平，可以滿足海洋科學研究和業(yè)務監(jiān)測的需要，在海洋防災減災中發(fā)揮著重要的作用。但是，考慮到以HY-2A衛(wèi)星雷達高度計為代表的傳統(tǒng)雷達高度計的觀測特點，僅僅1顆雷達高度計的觀測能力是有限的。為此，需要通過組網(wǎng)的方式來提高全球觀測的空間分辨率和時間分辨率。通過研究發(fā)現(xiàn)，保持3顆傳統(tǒng)雷達高度計同時在軌觀測，將基本能滿足對中尺度海洋現(xiàn)象的監(jiān)測。如需進一步獲取亞中尺度海洋信息，則需要發(fā)展新體制衛(wèi)星雷達高度計，來實現(xiàn)寬刈幅高精度的觀測能力[3]。

[1] Xingwei Jiang, Mingsen Lin. HY-2 Satellite in-orbit testing summary report，national satellite ocean application service (NSOAS), p2-4, 2012.

[2]國家海洋局. 2015年中國海洋衛(wèi)星應用報告[R]. 2015，P36.

[3]國家衛(wèi)星海洋應用中心. 新一代海洋動力環(huán)境衛(wèi)星需求論證報告[R]. 2017.