太空 “尝” 海水咸淡！

海洋盐度，这一看似微小的要素，却是驱动全球气候系统的隐秘“齿轮”，它蕴含着地球气候、生态系统以及人类生存环境的众多奥秘。为了更深入地捕捉这个要素的全球全貌，人类正不断尝试新的科技手段。

我国于 2024 年 11 月 14 日发射的海洋盐度探测卫星，是我国第一颗能够在太空中精确“品尝”海水咸淡的卫星，它为我们打开了一扇窗，从太空中“看”到一直躲藏在大洋表面下的能量流动。

海洋盐度探测卫星在轨飞行示意图
（图源：《知识就是力量》杂志）

无形的盐

海洋盐度是指海水中溶解盐类物质的含量，通常用千分比（‰）或实用盐度单位（psu）来表示。它是海洋动力环境的重要参数之一，与汇入海水的淡水量、降水量以及海面蒸发过程等密切相关。

受蒸发、降水、洋流、淡水汇入、冰川等影响，不同海域的含盐量略有不同，但全球海水的平均盐度大约在35‰（1000 克海水中含有约 35 克盐），而变化范围基本上在 32‰～ 36‰之间。

海洋盐度的分布与变化，如同海洋的雨量计和生物栖息图，不仅能预示着海洋的降水概率，还能为渔业生产等提供重要参考。然而，海洋盐度的测量并非易事，传统的观测手段，如海洋科考船和漂流浮标等，虽然能够获取一定数据，但不仅要投入大量的人力、物力，数据覆盖范围和观测连续性也有限，因此，全球仍有 25% 的海域缺乏盐度观测数据。

传统海洋盐度探测方式之一：科考船
（图源：《知识就是力量》杂志）

传统海洋盐度探测方式之一：浮标
（图源：《知识就是力量》杂志）

更高精度的测量

2009 年，我国海洋盐度探测卫星团队将目光锁定在了“完成高精度海洋盐度探测”的目标。

遥感卫星主要通过探测海洋表面辐射亮温数据（衡量海面微波辐射强度的物理量，会随海洋盐度变化而变化），再进行公式计算反演，得到海洋盐度。

但是，海洋盐度造成的海洋表面辐射亮温变化非常微弱，卫星探测时会受到海面自身的物理温度、海面风场引起的海面粗糙度以及人类活动信号等多种因素的干扰，因此获取高精度的海洋盐度遥感数据难度极大，是同类型卫星尚未完全突破的技术壁垒。

我国科研人员历经十余年努力，研制出了高精度海洋盐度探测卫星。它可以同步获取海面亮温、海面温度、海面粗糙度和射频干扰信息，排除多种干扰因素的影响，从而让探测精度达到 0.1psu——也就是说，它能看出每 1000 克海水中含有 35.0 克盐还是 34.9 克盐。

（图源：《知识就是力量》杂志）

“望闻问切”测盐度

工作时，海洋盐度探测卫星如同一名中医，在太空中对全球海洋“望闻问切”。

“太空视角”的登高望远

海洋盐度探测卫星从几百千米外的宇宙空间瞭望全球海洋，可以做到全天时、全天候获取高精度全球海洋盐度信息，每 3 天可完成一次全球海域观测。

“肚子”上的“三叉扳手”

综合孔径辐射计就像一个三叉扳手，负责监听对海面亮温变化更敏感、波长较长、频率较低的 L 波段。其上有许多小孔，依据小口径天线阵列等效合成大口径天线效果的原理，这些“小耳朵”会等效成一个“大耳朵”，“听闻”海面的微波辐射信号。

“头”上的“大铁铲”

卫星“头顶”的“大铁铲”是主被动探测仪的天线，兼顾“闻”和“切”。被动探测仪由 L、C、K 波段 3个微波辐射计组成，工作原理与综合孔径辐射计类似。其中，L 波段微波辐射计与综合孔径辐射计探测数据互为补充；C 波段、K 波段则是频率更高的波段，如同海面的“中高音”，能够帮助实现海面温度数据的反演。

“摸一摸”海洋的“皮肤”

L 波段微波散射计则是卫星中唯一一个主动探测的仪器，它通过向海面发射微波信号，来测算信号遇到海面波浪等发生的后向散射系数（描述在大气中传播的电磁波产生后向散射的强度特性的一个物理

量），如同伸手“摸”海面的粗糙度。

更安静地“聆听”

海的“声音”并不纯净，由于卫星主要工作的 L 波段也是手机通信、北斗导航等的工作波段，因此接收到的信号常会受到人类活动信号干扰。

卫星的“肩头”架着几个形似“小手电筒”的频谱监测仪，专门用来监测 L 波段的干扰信号。它不仅可以分辨“音色”，还能识别位置，精准锁定目标，帮助科研人员排除射频干扰。

随着海洋盐度探测卫星发射入轨，我国正式拥有了自主可控的高精度海洋盐度探测数据，能够满足海洋环境预报、海洋生态预报、水循环监测、短期气候预测与全球气候变化研究等方面的需求，同时，卫星还能兼顾土壤湿度测量，在多个领域发挥应用能力。

撰文| 王琬涵 刘锦洋 张兰兰

责任编辑 | 牛一名 岳焕琦

运营编辑 | 岳焕琦

质量审核 | 业蕾

❖ 文章来源：《知识就是力量》杂志
《海洋盐度探测卫星：在太空中 “品尝” 海水咸淡》 ❖

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