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第2章 卫星遥感技术在海洋监测中的应用（第1页）

海洋，作为地球生命的摇篮和全球生态系统的重要组成部分，对地球的气候、环境和人类社会的发展都有着深远的影响。然而，海洋的广袤无垠和复杂多变使得传统的海洋监测手段面临诸多挑战。卫星遥感技术的出现，为海洋监测带来了革命性的变化。它凭借其独特的优势，能够从太空对海洋进行大面积、长时间、实时的观测，获取丰富的海洋信息，在海洋科学研究、海洋资源开发、海洋环境保护以及海洋灾害预警等方面发挥着不可替代的作用。

##卫星遥感技术概述

###基本原理

卫星遥感技术是指利用人造地球卫星上的各种遥感器，对地球表面进行远距离探测，获取地球表面信息的技术。其基本原理是基于物体对电磁波的发射、反射和吸收特性。不同的物体在不同的波段对电磁波有不同的响应，通过卫星上的遥感器接收并记录这些电磁波信号，然后将其传输到地面接收站，经过处理和分析，就可以得到地球表面物体的特征和信息。

在海洋监测中，常用的遥感器包括光学遥感器、微波遥感器等。光学遥感器主要利用可见光和近红外波段进行观测，通过测量海洋表面对太阳光的反射和散射来获取海洋的信息，如海洋水色、海表面温度等。微波遥感器则利用微波波段进行观测，微波具有穿透云雾、不受天气影响的优点，能够获取海洋表面的风场、浪高、海冰等信息。

###发展历程

卫星遥感技术的发展经历了多个阶段。1960年，美国发射了第一颗气象卫星TIROS-1，标志着卫星遥感技术的诞生。此后，卫星遥感技术在海洋监测领域得到了广泛应用。1972年，美国发射了第一颗海洋卫星Seasat-A，搭载了多种海洋遥感器，首次实现了对海洋大面积、同步的观测，为海洋遥感技术的发展奠定了基础。

随着科技的不断进步，卫星遥感技术在空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率等方面不断提高。新一代的海洋卫星搭载了更先进的遥感器，能够获取更精确、更丰富的海洋信息。例如，我国发射的海洋系列卫星，在海洋监测方面发挥了重要作用，为我国的海洋事业发展提供了有力支持。

###优势特点

卫星遥感技术在海洋监测中具有诸多优势。首先，它具有大面积观测的能力。一颗卫星可以覆盖广阔的海洋区域，能够快速获取大面积的海洋信息，这是传统监测手段无法比拟的。其次，卫星遥感具有长时间序列观测的特点。可以对同一海域进行长期、连续的观测，获取海洋的动态变化信息，有助于研究海洋的长期演变规律。

此外，卫星遥感不受地理条件和人为因素的限制，能够到达一些人类难以到达的海域进行观测。而且，卫星遥感数据的获取速度快，能够及时为海洋监测和决策提供信息支持。同时，随着卫星技术的发展，卫星遥感数据的精度和质量不断提高，为海洋科学研究提供了更可靠的数据来源。

##卫星遥感技术在海洋监测中的具体应用

###海洋水色监测

海洋水色是指海洋表面反射和散射的太阳光的颜色，它与海洋中的浮游植物、悬浮颗粒物、溶解性有机物等密切相关。通过卫星遥感监测海洋水色，可以获取海洋初级生产力、海洋生态系统健康状况等重要信息。

卫星搭载的水色遥感器能够测量不同波段的海洋表面反射率，通过反演算法可以得到海洋叶绿素浓度、悬浮泥沙浓度、黄色物质浓度等参数。叶绿素浓度是衡量海洋初级生产力的重要指标，通过监测叶绿素浓度的时空变化，可以了解海洋生态系统的动态变化，评估海洋生态系统的健康状况。

例如，在赤潮监测方面，卫星遥感可以及时发现赤潮的发生、发展和扩散情况。赤潮是由于海洋中浮游植物大量繁殖而导致的海水变色现象，会对海洋生态系统和渔业资源造成严重危害。卫星遥感能够通过监测海洋水色的异常变化，快速准确地识别赤潮的位置和范围，为及时采取应对措施提供依据。

###海表面温度监测

海表面温度（SST）是海洋环境的一个重要参数，它对全球气候、海洋生态系统和海洋渔业都有着重要影响。卫星遥感技术能够大面积、实时地监测海表面温度，为研究海洋与大气之间的热量交换、气候变化以及海洋生态系统的响应提供重要数据。

卫星通过红外遥感器测量海表面发射的红外辐射，根据普朗克定律可以反演得到海表面温度。海表面温度的变化会影响大气环流和气候模式，通过长期监测海表面温度，可以了解气候变化的趋势，为气候预测提供重要支持。

在海洋渔业方面，海表面温度与鱼类的洄游和分布密切相关。不同种类的鱼类对水温有不同的适应范围，通过监测海表面温度，可以预测鱼类的洄游路线和渔场的位置，为渔业捕捞提供科学指导，提高渔业生产效率。

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###海洋动力环境监测

海洋动力环境包括海流、海浪、海风等要素，这些要素对海洋生态系统、海洋灾害以及海上活动都有着重要影响。卫星遥感技术在海洋动力环境监测方面发挥着重要作用。

卫星微波散射计可以测量海洋表面的后向散射系数，通过反演算法可以得到海洋表面的风速和风向。卫星高度计则可以测量卫星到海面的距离，通过精确的测量和数据处理，可以得到海表面的高度变化，进而推算出海流、海浪等信息。

海流是海洋中大规模的海水流动，它对海洋生态系统的物质输运和能量交换起着重要作用。通过卫星遥感监测海流，可以了解海流的分布和变化规律，为海洋生态系统研究、海洋污染扩散模拟以及海上航行安全提供重要信息。

海浪是海洋表面的波动现象，对海上船舶航行、海洋工程建设等都有着重要影响。卫星遥感能够实时监测海浪的波高、波长等参数，为海上作业提供海浪预报服务，保障海上活动的安全。

###海冰监测

海冰是极地海洋和高纬度海域的重要组成部分，它对全球气候、海洋生态系统和海上交通都有着重要影响。卫星遥感技术是监测海冰的重要手段，能够实时获取海冰的分布、厚度、漂移等信息。

卫星通过可见光和微波遥感器对海冰进行监测。可见光遥感器可以清晰地观测到海冰的分布范围和形态，但在有云覆盖的情况下会受到限制。微波遥感器则不受云层的影响，能够全天候地监测海冰。通过微波辐射计可以测量海冰的微波辐射亮温，根据亮温与海冰厚度的关系，可以反演得到海冰的厚度。

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