2014-Chapter01卫星海洋学

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Why Satellite???
Why Satellite???
• 大Oceans are vast, sparsely occupied – satellites provide uniform sampling, daily-to-monthly fields. • 难Harsh environment for acquiring measurements • 贵Ship time is expensive • 快-全Satellites can acquire measurements quickly over large areas. BUT…. • • • • 贵 – Satellites are also expensive 风险 – If satellites fail, service calls are even more expensive 间接-Must measure through intervening atmosphere 表面-Can’t acquire sub-surface mearsurements
§1.7 习题
§1.1
卫星海洋遥感的应用
卫星海洋探测的发展阶段
第一阶段探索试验（1970～1978年），这一阶段主要载人飞船 搭载 试验和利用气象卫星、陆地卫星探测海洋； 第二阶段试验研究阶段（1978～1985年）,该阶段美国发射1颗 海洋卫星（SeaSat-A）和1颗雨云卫星 （NIMBUS-7）,该星上 载海岸带水色扫描仪（CZCS）。这两颗皆属于实验研究性质； 第三阶段应用研究阶段（1985～），在这一阶段世界上发射了 多颗海洋卫星。如海洋地形卫星Geosat、Geo-1、 Topex/Poseidon,海洋动力环境卫星ERS-1 & ERS-2、Radarsat, 海洋水色卫星（SeaStar ROCSAT、KOMPSAT）。除此以外、 还在别的卫星上搭载海洋探测器。

风生上升流 地形诱导上升流 流生上升流 潮生上升流
海表面高度(SSH)
1998/01
海平面上升 ENSO事件
观测精度逐步提高
海洋水色(Ocean Color)
SeaWIFS:宽视场海洋观测传感器
叶绿素浓度
海面风场
What ASCAT Coverage would look like
VISSR
风云三号 (2008/05) 风云四号 (计划中)
国家气象局 和海洋局
2008年5月发射的“风云三号”是我国研制的第二代太阳同步轨道气象卫星，星上装载十 一台探测仪器。除了可见光和红外扫描辐射计外，“风云三号”卫星还将增加携带红外分 光计、微波温度计、微波湿度计、中分辨率光谱成像仪、紫外臭氧垂直探测仪、紫外臭氧 总量探测仪、微波成像仪、太阳辐射监测仪、地球辐射探测仪和空间环境监测仪。
第四章 卫星轨道与分辨率 第五章 电磁辐射 第六章 散射和吸收
第七章 可见光和近红外辐射计与水色遥感 第八章 热红外辐射计 第九章 微波辐射计 第十章 散射计 第十一章 高度计 第十二章 合成孔径雷达
教学宗旨：“提纲携领”方式教学，讲课中注重要求学生 以下六点。 1）了解卫星海洋学和海洋遥感的常识， 2）深入理解物理概念， 3）掌握海洋遥感的机理， 4）了解卫星遥感数据的应用， 5）学会从互联网下载卫星遥感数据，并学会依据下载数 据进行计算机绘图和做初步的统计分析， 6）学会撰写技术报告或科研论文。
§1.3 中国海洋遥感的进步
（Progress of Oceanic Remote Sensing in China）
2002年5月15日，我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号” A（HY1A）与“风云一号” D气象卫星作为一箭双星同时发射升空。 2007年4月11日，装备更为精良的“海洋一号B”卫星，由长征二号 丙运载火箭在太原卫星发射中心成功发射升空。
Normal Conditions
El Nino Conditions
Nino3 index
5°S-5°N; 150°W-90°W
热带东太平洋海表面温度异常（SSTA）和海表面高度异常（SSHA）与南 方涛动指数（SOI）的关系
§1.2 中国气象卫星的发展
（Development of Meteorological Satellite in China）
名称／时间 资助者 传感器 运行轨道资料
风云一号系列卫星 FY-1C：1999/5 FY-1D：2002/5 风云二号系列卫星 FY-2C：2004/10 FY-2D：2006/12
国家气象局
MVISR
太阳同步近圆形极轨轨道 再访问时间： 1天 地球同步轨道 业务星位置：105°E，0°N 备份星位置：86.5°E，0°N 功能测试星位置：123. 5°E， 0°N 太阳同步近圆形极轨轨道 地球同步轨道
卫星海洋学（satellite oceanography）是随着人造地球卫星 的诞生而发展起来的海洋科学的新分支，它包括两个方面 的研究，即遥感的海洋学解释和遥感的海洋学应用。 遥感的海洋学解释涉及到对各种海洋环境参量的反演机制 和信息提取方法研究。 遥感的海洋学应用涉及到卫运用卫星遥感资料在海洋学各 个领域的研究。
波段配置不同。海洋水色仪要求波段较多且窄，存在较大差别; 灵敏度和精确度不同，因为海洋水色参数要求定量测量，所以要求
要高得多; 观测方式不同，为使轨道两侧太阳辐射照度均匀，要求观测时间维 持在正午。为了避开太阳耀光引起的镜面反射，要求观测时沿轨上 下倾斜约0～20度可调。
§1.4 中国卫星发展的现状与目标
卫星遥感更细节：涡旋-涡丝
卫星
船测
(08/2000)
第一章 绪论 （Introduction）

§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
卫星海洋遥感的应用 中国气象卫星的发展 中国海洋遥感的进步 中国卫星发展的现状与目标 数据分发（Data Distribution） 海洋遥感信息和数据相关网站
海表面温度（SST）
AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) on NOAA satellites since 1978.
AVHRR -SST

确定流场的时 间和空间变化
湾流（大西洋）
Temperature is important because of its relationship to the heat budget (global warming) and because it’s diagnostic of currents, upwelling etc…
550 km swath 700 km gap QuikSCAT pass over Katrina 550 km swath
溢油观测
RADARSAT星上合成孔径雷达（SAR）1998年9月29日监测到的溢油在 海表面分布图像（上）和机载侧视雷达SLAR的准同步监测图像（下）
ENSO 循环
El Nino
卫星海洋学 SATELLITE OCEANOGRAPHY
邢小罡 xing@ 13793283880 海洋环境学院351
个人简历
1) 主要经历： 2003-2008 2008-2011 2011-2013 2013-至今 2) 研究方向： 海洋光学；水色遥感；海洋生物地球化学；Bio-Argo浮标 中国海洋大学 博士研究生 （刘玉光） 法国滨海自由城海洋学实验室 博士后 中国海洋大学 讲师 中国海洋大学 副教授

HDF (Hierarchical Data Format) 是用于存储和分发科学数据的 一种自我描述、多对象文件格式，由美国国家超级计算应用中 心（NCSA）创建的，以满足不同群体的科学家在不同工程项 目领域之需要。 NetCDF (Network Common Data Format) 是由美国大学大气研 究协会（UCAR)的Unidata项目科学家针对科学数据的特点开 发的，是一种面向数组型并适于网络共享的数据的描述和编码 标准。 自述性/通用性/灵活性/扩展性/跨平台性
Need skilled people to analyze data and advance the science!!
§1.5 数据分发（Data Distribution）

数据共享 JPL/NASA、NOAA、日本国家航天发展厅（NASDA）、欧空局(ESA),大 学

全球海表面温度的月平均数据；海表面高度；有效波高；叶绿素a浓度； 海表面风速；近表面海流； 下载方式：FTP，OPeNDAP； 数据格式：NETCDF ；HDF；GRIB 数据分级：Level 0/1/2/3/4
我国计划发展3个系列的海洋卫星：以可见光、红外波段遥感探测海洋水色 和水温为主的“海洋一号”系列卫星；以微波遥感探测可全天候获取海面风场、 海面高度和海表面温度场等为主的“海洋二号”系列卫星，以及同时配备光学遥 感器和微波遥感器的可对海洋环境进行综合监测的“海洋三号”系列卫星。
§1.3 中国海洋遥感的进步
（Actuality & Goal of Chinese Satellite Development）
近期发展目标是：

第一，建立长期稳定运行的卫星对地观测体系。 第二，建立自主经营的卫星广播通信系统。 第三，建立自主的卫星导航定位系统。 第四，建立协调配套的全国卫星遥感应用体系。 第五，发展空间科学，开展深空探测。