海洋鹽度，這一看似微小的要素，卻是驅(qū)動全球氣候系統(tǒng)的隱秘“齒輪”，它蘊含著地球氣候、生態(tài)系統(tǒng)以及人類生存環(huán)境的眾多奧秘。為了更深入地捕捉這個要素的全球全貌，人類正不斷嘗試新的科技手段。

我國于2024年11月14日發(fā)射的海洋鹽度探測衛(wèi)星，是我國第一顆能夠在太空中精確“品嘗”海水咸淡的衛(wèi)星，它為我們打開了一扇窗，從太空中“看”到一直躲藏在大洋表面下的能量流動。

無形的鹽

海洋鹽度是指海水中溶解鹽類物質(zhì)的含量，通常用千分比（‰）或?qū)嵱名}度單位（psu）來表示。它是海洋動力環(huán)境的重要參數(shù)之一，與匯入海水的淡水量、降水量以及海面蒸發(fā)過程等密切相關(guān)。

受蒸發(fā)、降水、洋流、淡水匯入、冰川等影響，不同海域的含鹽量略有不同，但全球海水的平均鹽度大約在35‰（1000克海水中含有約35克鹽），而變化范圍基本上在32‰～36‰之間。

海洋鹽度的分布與變化，如同海洋的雨量計和生物棲息圖，不僅能預(yù)示著海洋的降水概率，還能為漁業(yè)生產(chǎn)等提供重要參考。然而，海洋鹽度的測量并非易事，傳統(tǒng)的觀測手段，如海洋科考船和漂流浮標等，雖然能夠獲取一定數(shù)據(jù)，但不僅要投入大量的人力、物力，數(shù)據(jù)覆蓋范圍和觀測連續(xù)性也有限，因此，全球仍有25%的海域缺乏鹽度觀測數(shù)據(jù)。

更高精度的測量

2009年，我國海洋鹽度探測衛(wèi)星團隊將目光鎖定在了“完成高精度海洋鹽度探測”的目標。

遙感衛(wèi)星主要通過探測海洋表面輻射亮溫數(shù)據(jù)（衡量海面微波輻射強度的物理量，會隨海洋鹽度變化而變化），再進行公式計算反演，得到海洋鹽度。

但是，海洋鹽度造成的海洋表面輻射亮溫變化非常微弱，衛(wèi)星探測時會受到海面自身的物理溫度、海面風(fēng)場引起的海面粗糙度以及人類活動信號等多種因素的干擾，因此獲取高精度的海洋鹽度遙感數(shù)據(jù)難度極大，是同類型衛(wèi)星尚未完全突破的技術(shù)壁壘。

我國科研人員歷經(jīng)十余年努力，研制出了高精度海洋鹽度探測衛(wèi)星。它可以同步獲取海面亮溫、海面溫度、海面粗糙度和射頻干擾信息，排除多種干擾因素的影響，從而讓探測精度達到0.1psu——也就是說，它能看出每1000克海水中含有35.0克鹽還是34.9克鹽。

“望聞問切”測鹽度

工作時，海洋鹽度探測衛(wèi)星如同一名中醫(yī)，在太空中對全球海洋“望聞問切”。

“太空視角”的登高望遠

海洋鹽度探測衛(wèi)星從幾百千米外的宇宙空間瞭望全球海洋，可以做到全天時、全天候獲取高精度全球海洋鹽度信息，每3天可完成一次全球海域觀測。

“肚子”上的“三叉扳手”

綜合孔徑輻射計就像一個三叉扳手，負責(zé)監(jiān)聽對海面亮溫變化更敏感、波長較長、頻率較低的L波段。其上有許多小孔，依據(jù)小口徑天線陣列等效合成大口徑天線效果的原理，這些“小耳朵”會等效成一個“大耳朵”，“聽聞”海面的微波輻射信號。

“頭”上的“大鐵鏟”

衛(wèi)星“頭頂”的“大鐵鏟”是主被動探測儀的天線，兼顧“聞”和“切”。

被動探測儀由L、C、K波段3個微波輻射計組成，工作原理與綜合孔徑輻射計類似。其中，L波段微波輻射計與綜合孔徑輻射計探測數(shù)據(jù)互為補充；C波段、K波段則是頻率更高的波段，如同海面的“中高音”，能夠幫助實現(xiàn)海面溫度數(shù)據(jù)的反演。

“摸一摸”海洋的“皮膚”

L波段微波散射計則是衛(wèi)星中唯一一個主動探測的儀器，它通過向海面發(fā)射微波信號，來測算信號遇到海面波浪等發(fā)生的后向散射系數(shù)（描述在大氣中傳播的電磁波產(chǎn)生后向散射的強度特性的一個物理量），如同伸手“摸”海面的粗糙度。

更安靜地“聆聽”

海的“聲音”并不純凈，由于衛(wèi)星主要工作的L波段也是手機通信、北斗導(dǎo)航等的工作波段，因此接收到的信號常會受到人類活動信號干擾。

衛(wèi)星的“肩頭”架著幾個形似“小手電筒”的頻譜監(jiān)測儀，專門用來監(jiān)測L波段的干擾信號。它不僅可以分辨“音色”，還能識別位置，精準鎖定目標，幫助科研人員排除射頻干擾。

隨著海洋鹽度探測衛(wèi)星發(fā)射入軌，我國正式擁有了自主可控的高精度海洋鹽度探測數(shù)據(jù)，能夠滿足海洋環(huán)境預(yù)報、海洋生態(tài)預(yù)報、水循環(huán)監(jiān)測、短期氣候預(yù)測與全球氣候變化研究等方面的需求，同時，衛(wèi)星還能兼顧土壤濕度測量，在多個領(lǐng)域發(fā)揮應(yīng)用能力。

展望未來，我們期待海洋鹽度探測衛(wèi)星繼續(xù)幫助人類破譯這顆藍色星球深藏的秘密，助力我國“海洋強國”建設(shè)，為人類探索海洋、保護海洋、利用海洋提供幫助。

（責(zé)任編輯 / 牛一名" 美術(shù)編輯 / 周游）