■ 文｜《海洋與漁業(yè)》記者 羅茵

海洋衛(wèi)星為廣東海洋防災(zāi)減災(zāi)預(yù)報(bào)服務(wù)

近年來(lái)，隨著廣東省沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)和人口要素加速向海邊聚集。同時(shí)，受全球氣候變化影響，發(fā)生重大海洋災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)也日益突出，給廣東省海洋防災(zāi)減災(zāi)工作帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)是“測(cè)、報(bào)、防、抗、救、援”防災(zāi)減災(zāi)體系鏈中的先導(dǎo)性與長(zhǎng)期性措施，是通過(guò)全面連續(xù)有效監(jiān)測(cè)提供更快、更準(zhǔn)、更豐富信息，測(cè)量變異參數(shù)，確定成災(zāi)預(yù)兆，從而進(jìn)行示警和預(yù)報(bào)，并對(duì)災(zāi)情進(jìn)行監(jiān)視和評(píng)估，是防災(zāi)、減災(zāi)工作首要環(huán)節(jié)。

目前，在海洋觀測(cè)中，新型傳感器、新型水下移動(dòng)觀測(cè)、深海觀測(cè)以及海洋衛(wèi)星遙感觀測(cè)手段得到廣泛應(yīng)用。特別是常規(guī)觀測(cè)與海洋衛(wèi)星遙感的融合，仿若“天眼”，遙感知“海上風(fēng)云”，能有效提升海洋災(zāi)害預(yù)警準(zhǔn)確率和時(shí)效性。去年，國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“衛(wèi)星中心”）與廣東省海洋與漁業(yè)廳在廣州聯(lián)合成立海洋衛(wèi)星遙感廣東數(shù)據(jù)應(yīng)用中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“數(shù)據(jù)中心”），開(kāi)展廣東省海洋衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、衛(wèi)星遙感海域動(dòng)態(tài)管理和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)等工作。

衛(wèi)星遙感是現(xiàn)代海洋監(jiān)測(cè)的主導(dǎo)手段之一

海洋是四維動(dòng)態(tài)變化的流動(dòng)水體，其環(huán)境要素包括海面風(fēng)場(chǎng)、海浪、海流海面溫度、鹽度、海水深度及海洋水色等，發(fā)生著從厘米到數(shù)千公里的空間尺度和從秒到年際變化的時(shí)間尺度的波動(dòng)。

海洋災(zāi)害形成的過(guò)程有長(zhǎng)有短，有緩有急。當(dāng)致災(zāi)因素的變化超過(guò)一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在幾天、幾小時(shí)甚至幾分鐘內(nèi)表現(xiàn)為突發(fā)性自然災(zāi)害行為，如臺(tái)風(fēng)，風(fēng)暴潮、海冰、赤潮、溢油等，還有一些災(zāi)害是在致災(zāi)因素長(zhǎng)期發(fā)展的情況下，逐漸顯現(xiàn)成災(zāi)的，如海平面上升、海岸環(huán)境惡化等。

衛(wèi)星海洋遙感技術(shù)是指利用衛(wèi)星上搭載的各種傳感器對(duì)海洋進(jìn)行觀測(cè)，傳感器接收來(lái)自海面目標(biāo)發(fā)射或反射的特定波長(zhǎng)范圍的電磁波信號(hào)，通過(guò)對(duì)電磁波信號(hào)的處理和分析可以獲取海洋環(huán)境信息。

衛(wèi)星中心的有關(guān)負(fù)責(zé)人指出，在海洋災(zāi)害面前，海洋觀測(cè)的區(qū)域精細(xì)化趨勢(shì)更加明顯，在多種監(jiān)測(cè)手段中，衛(wèi)星具有全天時(shí)、全天候、大面積、多尺度、同步、快速、高頻次、重復(fù)觀測(cè)、長(zhǎng)期觀測(cè)等優(yōu)勢(shì)，不受地理位置和人為條件限制，還可覆蓋環(huán)境條件惡劣的海區(qū)及政治敏感海區(qū)，“常規(guī)觀測(cè)與海洋衛(wèi)星遙感的融合與深度挖掘，能完善西北太平洋、廣東近海及局部重點(diǎn)保障海域的海浪、溫鹽流、海面風(fēng)場(chǎng)等客觀分析系統(tǒng)，提升海洋災(zāi)害預(yù)警準(zhǔn)確率和時(shí)效性，海洋預(yù)報(bào)產(chǎn)品更加精細(xì)?！?/p>

衛(wèi)星中心已發(fā)射數(shù)顆海洋衛(wèi)星

“在海洋災(zāi)害發(fā)生期間，利用多源衛(wèi)星資料可以避免惡劣環(huán)境影響或海況影響，第一時(shí)間掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況。”該負(fù)責(zé)人指出，衛(wèi)星遙感也能追溯歷史狀況，開(kāi)展災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后的狀況對(duì)比，在彌補(bǔ)應(yīng)急監(jiān)測(cè)手段不足的同時(shí)，也為應(yīng)急事件的后期評(píng)估提供服務(wù)，為廣東省海洋管理部門(mén)及其他相關(guān)部門(mén)制定海洋應(yīng)急策略、提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)。

據(jù)悉，目前衛(wèi)星中心已經(jīng)發(fā)射了 HY-1A/B兩顆海洋水色衛(wèi)星，HY-2A海洋動(dòng)力衛(wèi)星和 GF-3海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，在海洋防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮了重要的作用。

他舉例說(shuō)，臺(tái)風(fēng)遙感監(jiān)測(cè)工作是利用我國(guó) HY-2A衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以及與歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）交換的數(shù)據(jù)加強(qiáng)西北太平洋熱帶氣旋的監(jiān)測(cè)，利用多源數(shù)據(jù)獲取熱帶氣旋的位置、強(qiáng)度、范圍等監(jiān)測(cè)實(shí)況?！拔覈?guó)的HY-2A衛(wèi)星于 2011年 8月發(fā)射，成功監(jiān)測(cè)到西太平洋所有的臺(tái)風(fēng)過(guò)程，并向有關(guān)單位及時(shí)發(fā)布臺(tái)風(fēng)汛期衛(wèi)星海洋遙感監(jiān)測(cè)服務(wù)產(chǎn)品?！?/p>

“另外，衛(wèi)星中心利用 HY-1B、MODIS等多顆海洋水色衛(wèi)星數(shù)據(jù)開(kāi)展了赤潮監(jiān)測(cè)工作，制作和發(fā)布了赤潮衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告?！痹撠?fù)責(zé)人解釋說(shuō)，赤潮監(jiān)測(cè)是根據(jù)水體光譜特性的變化情況進(jìn)行定量測(cè)量或跟蹤，根據(jù)算法模型，通過(guò)定量估算赤潮引起的葉綠素濃度變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遙感多時(shí)相數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

“溢油對(duì)近海海域的污染很?chē)?yán)重，溢油發(fā)生后，通常要了解發(fā)生的位置、溢油量和擴(kuò)散趨勢(shì)。”他指出，航空和衛(wèi)星遙感是最重要和最有效的手段，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)溢油災(zāi)害監(jiān)測(cè)是基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)以及星載合成孔徑雷達(dá)（SAR）數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，輔以其它以多源衛(wèi)星遙感資料，綜合利用遙感圖像處理技術(shù)和溢油遙感檢測(cè)算法，進(jìn)行溢油識(shí)別、綜合分析?！拔覀兝肧AR衛(wèi)星資料，結(jié)合海上溢油漂移路徑預(yù)報(bào)系統(tǒng)及溢油專(zhuān)題基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，建立了海上溢油遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)渤海和南海重點(diǎn)海區(qū)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。”

聯(lián)合成立海洋衛(wèi)星遙感廣東數(shù)據(jù)應(yīng)用中心

據(jù)《2017年廣東省海洋災(zāi)害公報(bào)》統(tǒng)計(jì)，2017 年，廣東省海洋災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失居全國(guó)首位。海洋災(zāi)害以風(fēng)暴潮為主，海浪、海岸侵蝕、赤潮、海水入侵與土壤鹽漬化、咸潮入侵等災(zāi)害均有不同程度發(fā)生。各類(lèi)海洋災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失 54.10 億元。

為此，廣東省海洋減災(zāi)防災(zāi)行動(dòng)也提上征程。2017 年 10 月，經(jīng)廣東省政府批復(fù)同意，廣東省海洋與漁業(yè)廳正式印發(fā)《廣東省海洋觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃（2016-2020 年）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《規(guī)劃》”）。《規(guī)劃》主要明確“十三五”期間，廣東省將新建 39 個(gè)岸基海洋觀測(cè)站（點(diǎn)）、1對(duì)地波雷達(dá)站、24 個(gè) X 波雷達(dá)站、11 個(gè)海洋觀測(cè)浮標(biāo)觀測(cè)平臺(tái)、20艘志愿觀測(cè)船、1 個(gè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用中心，打造岸基、?；?、空基、天基于一體的海洋立體觀測(cè)網(wǎng)。

2017年，衛(wèi)星中心與廣東省海洋與漁業(yè)廳簽訂了《關(guān)于共同推進(jìn)廣東省衛(wèi)星海洋遙感應(yīng)用和服務(wù)示范地區(qū)建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議》，開(kāi)展了廣東省海洋衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、衛(wèi)星遙感海域動(dòng)態(tài)管理和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)等工作。同年，數(shù)據(jù)中心入駐廣東省海洋與水產(chǎn)高科技園。“我們建立了北京至廣州間衛(wèi)星數(shù)據(jù)高速傳輸鏈路，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳送，具備了海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理、產(chǎn)品制作、大數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)的能力?！?/p>

該負(fù)責(zé)人表示，目前數(shù)據(jù)中心已正常運(yùn)行。在衛(wèi)星遙感海域動(dòng)態(tài)管理方面，已獲取了揭陽(yáng)市及湛江西部海岸線變化成果，并對(duì)陽(yáng)江吉樹(shù)港和茂名博賀港兩個(gè)用海項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1：利用 GF3數(shù)據(jù)對(duì)臺(tái)風(fēng)天鴿期間風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生前后進(jìn)行了分析，圖中為廣東省珠海市金灣區(qū)南水鎮(zhèn)在建碼頭遭風(fēng)暴潮襲擊。

圖2：GF-1 監(jiān)測(cè)到陽(yáng)江市2014年11月22日赤潮分布。

圖3：大亞灣核電站排水口監(jiān)測(cè)（資源一號(hào) 04星）。

圖4：HY-2A監(jiān)測(cè)到的2016年第 21號(hào)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”。

因地制宜開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作

“每個(gè)地區(qū)的情況不同，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)控的時(shí)候也要因地制宜。”該負(fù)責(zé)人指出，臺(tái)風(fēng)在廣東海域發(fā)生的頻率高，影響嚴(yán)重，數(shù)據(jù)中心下一步將對(duì)其開(kāi)展相關(guān)工作?！笆紫纫趪?guó)內(nèi)外多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)定位、強(qiáng)度等信息的準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；并結(jié)合海洋動(dòng)力模式和廣東近海高分辨率地形，建立廣東風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)模式，開(kāi)展沿岸風(fēng)暴潮增水預(yù)報(bào)工作；研究結(jié)合遙感和 GIS空間分析的災(zāi)變預(yù)測(cè)與損失評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)災(zāi)后受災(zāi)范圍、程度及經(jīng)濟(jì)損失的綜合評(píng)估。”

他指出，數(shù)據(jù)中心還將基于遙感與GIS技術(shù)，利用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)近岸重大海洋工程的實(shí)施及其周邊海洋環(huán)境進(jìn)行信息提取，獲取綠色石化、?；髽I(yè)、大型養(yǎng)殖區(qū)等實(shí)施進(jìn)度信息以及周邊水質(zhì)等信息，制作并發(fā)布近岸重大海洋工程及周邊海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。“而海濱浴場(chǎng)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警，則是基于海洋衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)等，提供海濱浴場(chǎng)的波高、潮汐、風(fēng)速、風(fēng)向、水溫、水質(zhì)、氣壓等海洋環(huán)境和氣象信息?！?/p>

廣東省是海洋漁業(yè)大省，“我們還會(huì)針對(duì)大洋漁業(yè)資源，結(jié)合遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位等空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)與信息技術(shù)的集成應(yīng)用，獲取遠(yuǎn)洋漁場(chǎng)環(huán)境信息，開(kāi)展?jié)O場(chǎng)漁情信息預(yù)報(bào)服務(wù)，提高公海生物資源利用的競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

“海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)要發(fā)揮好衛(wèi)星遙感的效能與效益?！痹撠?fù)責(zé)人建議說(shuō)，一是加快海洋衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展，確保在軌衛(wèi)星數(shù)量和質(zhì)量，發(fā)展多種光學(xué)和微波觀測(cè)技術(shù)，不斷提高海洋觀測(cè)衛(wèi)星綜合觀測(cè)能力。

“二是保持海洋衛(wèi)星在軌運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，保持地面應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定?！痹撠?fù)責(zé)人解釋說(shuō)，地面應(yīng)用系統(tǒng)是海洋衛(wèi)星工程五大系統(tǒng)之一，也是海洋衛(wèi)星發(fā)揮效益的關(guān)鍵。因此，保持海洋衛(wèi)星及地面應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)化穩(wěn)定運(yùn)行，才能為海洋衛(wèi)星應(yīng)用工作提供連續(xù)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源?！?/p>