海洋卫星应用——监测海洋守护生态

  经过20年的发展，我国海洋卫星实现了从无到有，从单一型谱到多星组网的跨越式进步。通过海洋水色卫星、海洋动力环境卫星、海洋监视监测卫星多系列卫星的研发更迭，卫星性能不断提高，实现全天时、全天候监视海岛、海岸带、海上目标，并获取海洋波浪场、风场、风暴潮漫滩、内波、海冰、溢油等信息，满足海洋目标监测、陆地资源监测等多种需求。

一、海洋要素

海面风场监测&台风监测

  台风监测目前主要**利用海洋二号B星的微波散射计全球海面风场产品监测台风，**通过卫星遥感，可以获取全球任何海域的海面风场数据，判别台风中心位置、台风强度与移动路径。

海面风场全球分布专题图

国家卫星海洋应用中心定期对海面风场进行监测通报

  海洋一号的海洋水色水温扫描仪及紫外成像仪、海岸带成像仪可以提供台风云图，可分析台风中心位置及云系分布特征。与海面风场结合可更直观了解台风变化规律与状态，通过比较灾前、灾后卫星遥感实况评估灾害损失。

国家卫星海洋应用中心对台风进行持续性的监测通报

海表温度监测

  海洋表层水温是研究海气交界面的一个重要物理量，可用于估算因为海气热量交换和蒸发作用所带来的淡水降水量。

  研究海洋表层温度对于了解海洋生态环境和海洋生物的分布与活动具有重要意义。

海面风场全球分布专题图（国家卫星海洋应用中心定期进行监测通报）

2018-2020年中国近海区域海表温度变化

海平面高度监测

  全球海平面变化速率和海温异常的变化是与全球变化紧密相关的重要海洋动力环境信息。卫星遥感是长期和稳定连续监测海平面和海温变化的最有效的工具之一，尤其对全球大洋的观测优势明显。

HY-2A卫星雷达高度计-海面高度（单位:米）

  据统计，1900-2018年海平面上升平均速率为1.6mm/yr，在进入20世纪后呈加速上升的趋势。2019年，利用HY-2卫星雷达高度计联合国外同类卫星测高数据监测全球海平面变化，得到变化率为3.39mm/yr。

图中自红线起始（2011年），HY-2卫星开始纳入全球海平面的观测中

海冰监测

  每年冬季，在寒潮低温作用下，我国黄渤海海域都会出现海冰覆盖的情况，对海上污染物的迁移转化行为、典型生态环境等均造成不同程度的影响。

  海洋一号C/D卫星获取海冰的实时监测数据，发挥了高频次、大范围监测的技术优势，及时掌握渤海海域的海冰变化信息。同时，国家卫星海洋应用中心将每日获取的数据共享，并开展卫星遥感海冰业务化监测，制作并发布海冰遥感监测通报。

利用HY-1C/CZI卫星获取的渤海海冰影像图，可以看到在辽东湾有大面积海冰分布

国家卫星海洋应用中心每日进行海冰遥感监测通报

冰架监测

  大型冰架的崩塌、脱离冰架后的冰山的漂移与消融将影响冰架的稳定性、海洋生态系统、海上航行安全、冰海相互作用、海平面变化，改变物质平衡，还可能会引发一系列连锁反应。

  据国家卫星海洋应用中心消息称，我国海洋一号C/D卫星“见证”了南极布伦特冰架分离出巨大冰山，冰山面积约1300平方千米。

二、生态环境监测

叶绿素浓度监测

  叶绿素浓度是基本的海洋生产力，海洋碳循环的基本参与者，与海洋的营养盐含量、浮游植物的生长状况等密切相关。叶绿素浓度只能通过光学手段，也就是海洋水色卫星监测去获得。

  国家卫星海洋应用中心开展卫星遥感叶绿素浓度业务化监测，制作发布遥感监测通报。

叶绿素浓度全球分布专题图

国家卫星海洋应用中心定期进行监测通报

赤潮监测

  赤潮是指水体中的浮游植物、原生生物或者细菌在一定环境条件下，短时间内暴发性增殖或聚集而引起的一种水体变色的生态异常现象。

  夜光藻是我国主要的赤潮优势种，主要有红夜光藻和绿夜光藻两种，其中红夜光藻赤潮在我国发生频率较高，在各个海区均有分布。红夜光藻赤潮发生具有分布范围广、变化速度快、多呈条带状分布的特点，其探测对卫星影像空间分辨率和时空覆盖要求高。

HY-1C/D CZI 影像赤潮探测结果（红色表示赤潮）

浒苔绿潮监测

  绿潮是在特定的环境条件下，海水中某些大型绿藻（如浒苔）爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象，也被视作和赤潮一样的海洋灾害，威胁沿海渔业、旅游业发展。

HY-1C青岛浒苔监测图

红海滩翅碱蓬监测

  红海滩位于辽宁盘锦双台河口自然保护区，是我国重要的滨海湿地盐沼蓝碳生态系统之一，具有独特的生态价值和旅游价值。翅碱蓬是辽河口湿地重要的先锋植物，具有较强的耐盐性，但非常脆弱，易受自然和人为因素干扰而发生退化。

  近20年来，红海滩天然翅碱蓬群落面积不断缩减，尤其是自2002年开始大面积消失，严重影响保护区生态系统的生物多样性。

  采用2018-2022年HY-1C卫星海岸带成像仪（CZI）数据，开展了红海滩翅碱蓬群落的变化分析，为后期的修复工作提供基础数据和参考依据。

溢油监测

  溢油是海洋环境监测的重要目标之一，进入海洋的石油，在其扩散、蒸发、乳化等风化迁移过程中，会形成复杂多样的溢油污染类型，对海洋生态环境造成不同的危害。

  在溢油污染的应急处理中，不同的溢油污染类型需要针对性的处理策略，如喷洒分散剂、燃烧消除、撒油机回收等。因此，准确识别不同溢油污染类型，不仅有助于应急处理策略的制定，还有助于精确估算溢油量，从而为灾损评估与索赔提供参考，具有积极的防灾减灾意义。

2019-02-20中国南海东沙岛附近海域溢油事件的HY-1C星光学遥感合成影像

HY-1C星CZI光学载荷监测到的海洋溢油事件（彩色合成图像）

三、其他应用

保障极地航行

  我国每年都派出“雪龙”和“雪龙2”考察船执行南极科考任务，由于南极海域即使在夏季也会被海冰“封锁”，当考察船抵达南极冰区，其周围全是海冰，甚至冰山，因此要将科考队员或科考物资送到我国的科考站，就需要利用卫星监测的海冰分布状况来确定航线。

  下图是2023年12月5日“雪龙2”抵达秦岭站外围密集浮冰区域时，HY-1D卫星获取的海冰影像，为破冰航线规划提供了数据支撑。

雪龙2号穿越海冰密集区域遥感专题图（2023年12月5日）

洪涝灾害监测

  2024年6月16日，广东省梅州市多地出现大暴雨局部特大暴雨，全市多地受灾严重。国家卫星海洋应用中心启动应急监测，紧急安排1米C-SAR卫星探测计划，及时为有关单位提供数据保障。

下图分别为2024年6月8日/6月17日的广东梅州1米C-SAR卫星伪彩色影像。

火灾监测

  山西省多地遭遇持续高温干旱天气，防火形势日益严峻。国家卫星海洋应用中心启动应急工作，利用海洋一号卫星持续监测，为有关单位提供数据保障。

6月13日海洋一号卫星监测到临汾市安泽县发生火情

  海洋卫星在海洋要素监测、海洋生态环境监测、海洋灾害预报与航行保障等方面取得了显著成效，在应用上也遍及环境、水利、应急管理等多个领域，并在以下场景的监测中展示出巨大的潜力：内陆江河湖泊信息提取、全球植被、港口海湾、围填海、海上养殖场、大洋船舶位置、火山喷发等。

参考资料

1. 国家卫星海洋应用中心 (nsoas.org.cn)

2. 梁超,刘利,刘建强,邹亚荣,冯倩,郭茂华,曾韬.基于HY-1C的红海滩翅碱蓬提取与近5年变化趋势研究[J].海洋学报,2023,45(11):164-174.

3. 商杰,赵铮,王炜荔,丁一,宋彦.基于HY-1C/D卫星数据的2021年黄海海域大型藻类时空分布特征分析[J].海洋预报,2023,40(05):90-97.

4. 王义衎,刘荣杰,刘建强,等.基于光谱特征的HY-1C/D卫星赤潮探测方法——以红夜光藻为例[J].海洋学报,2023,45(12):166-178.

5. 沈亚峰,刘建强,丁静,等.海洋一号C星光学载荷对海面溢油的识别能力分析[J].遥感学报,2020,24(08):933-944.

6. 裂缝最宽处约400米！我国首次用国产卫星监测到布伦特冰架上新增冰裂缝，央视新闻