欧空局CryoSat卫星设定新的海平面测量标准

2017-01-10唐甜

军民两用技术与产品 2016年23期

海平面是一项非常灵敏的气候变化指标，可反映气候系统各个方面的情况，如热量、冰川及冰盖的消融等。精确监测海平面的变化不仅对于理解气候的形成和变化具有重要意义，而且有助于研究海平面上升所带来的社会和经济影响，特别是对沿海地区的影响。然而，沿着蜿蜒曲折的海岸线对海平面进行测量是一项非常复杂的工作。欧空局（ESA）的CryoSat-2卫星目前正在通过其雷达测高仪改变这一状况，从而使海平面的测量更简便、准确。

此前的雷达测高仪主要用于海洋和陆地的高度测量，而CryoSat卫星搭载了首个为测量冰层而设计的传感器——全天候微波雷达测高仪，能够高精度地测量海平面，其垂直测量精度达1cm～3cm，能够随时掌握两极冰盖厚度的变化情况。这些信息有助于预测极地冰融化对海洋环流模式、海平面，以及全球气候造成的影响。该雷达测高仪配备两根天线，通过一个特殊装

海置接收首次的雷达回声并进行1m的差距补偿，卫星上的观测设备还可以更好地分辨下方冰层的形状，有关冰川坡度及走向的信息也更为准确。挪威生命科学大学的科学家发现，CryoSat卫星能够以极高的精度对沿海地区的海平面进行测量。

众所周知，在沿海地带使用卫星高度计进行海平面测量是非常困难的。由于挪威由众多岛屿、陡峭的山区，以及狭长的海湾等组成，其拥有世界上第二长的海岸线，长约数十万千米。通常，使用传统的高度计获取精确观测数据必须要远离海岸，因为在近海海岸使用雷达波测量海平面高度极易受到干扰。曲折的海岸线意味着不同高度计获得的读数较为混乱，误差达10cm甚至更大。

相比之下，CryoSat卫星的测量数据精度与挪威测绘局部署在挪威西南部的斯塔万格（Stavanger）验潮仪相当。传统的测高仪在5年时间内获得了几十个与验潮仪相近的观测结果，而CryoSat卫星则获得了7000多个与验潮仪非常接近的测量结果，且结果更接近斯塔万格验潮仪获得的数据，偏差在7cm以内，而传统测高仪的偏差达10cm～15cm。这表明，在受海平面变化影响较大的沿海地带，CryoSat卫星搭载的雷达测高仪的准确性更高。

此外，搭载在Envisat卫星和Jason-3卫星等卫星上的传统测高仪的尺寸通常比CryoSat卫星和“哨兵”-3（Sentinel-3）卫星上搭载的新型雷达测高仪大10～30倍，同时，CryoSat卫星也为挪威的其它海岸的海平面测量提供了准确的测量数据。与部署在挪威北部的罗弗敦群岛地区的卡伯尔沃格（Kabelvåg）验潮仪相比，CryoSat卫星的测量误差已经降至5.4cm。

据悉，计划于2017年发射升空的“哨兵”-3号卫星将携带更为先进的类似传感器，将持续对海洋、陆地、冰雪、大气进行监测，为大规模全球海洋动力学研究提供重要信息。 (唐甜)