海洋鹽度，這一看似微小的要素，卻是驅動全球氣候系統的隱秘“齒輪”，它蘊含著地球氣候、生態系統以及人類生存環境的眾多奧秘。為了更深入地捕捉這個要素的全球全貌，人類正不斷嘗試新的科技手段。

我國于 2024 年 11 月 14 日發射的海洋鹽度探測衛星，是我國第一顆能夠在太空中精確“品嘗”海水咸淡的衛星，它為我們打開了一扇窗，從太空中“看”到一直躲藏在大洋表面下的能量流動。

海洋鹽度探測衛星在軌飛行示意圖
（圖源：《知識就是力量》雜志）

無形的鹽

海洋鹽度是指海水中溶解鹽類物質的含量，通常用千分比（‰）或實用鹽度單位（psu）來表示。它是海洋動力環境的重要參數之一，與匯入海水的淡水量、降水量以及海面蒸發過程等密切相關。

受蒸發、降水、洋流、淡水匯入、冰川等影響，不同海域的含鹽量略有不同，但全球海水的平均鹽度大約在35‰（1000 克海水中含有約 35 克鹽），而變化范圍基本上在 32‰～ 36‰之間。

海洋鹽度的分布與變化，如同海洋的雨量計和生物棲息圖，不僅能預示著海洋的降水概率，還能為漁業生產等提供重要參考。然而，海洋鹽度的測量并非易事，傳統的觀測手段，如海洋科考船和漂流浮標等，雖然能夠獲取一定數據，但不僅要投入大量的人力、物力，數據覆蓋范圍和觀測連續性也有限，因此，全球仍有 25% 的海域缺乏鹽度觀測數據。

傳統海洋鹽度探測方式之一：科考船
（圖源：《知識就是力量》雜志）

傳統海洋鹽度探測方式之一：浮標
（圖源：《知識就是力量》雜志）

更高精度的測量

2009 年，我國海洋鹽度探測衛星團隊將目光鎖定在了“完成高精度海洋鹽度探測”的目標。

遙感衛星主要通過探測海洋表面輻射亮溫數據（衡量海面微波輻射強度的物理量，會隨海洋鹽度變化而變化），再進行公式計算反演，得到海洋鹽度。

但是，海洋鹽度造成的海洋表面輻射亮溫變化非常微弱，衛星探測時會受到海面自身的物理溫度、海面風場引起的海面粗糙度以及人類活動信號等多種因素的干擾，因此獲取高精度的海洋鹽度遙感數據難度極大，是同類型衛星尚未完全突破的技術壁壘。

我國科研人員歷經十余年努力，研制出了高精度海洋鹽度探測衛星。它可以同步獲取海面亮溫、海面溫度、海面粗糙度和射頻干擾信息，排除多種干擾因素的影響，從而讓探測精度達到 0.1psu——也就是說，它能看出每 1000 克海水中含有 35.0 克鹽還是 34.9 克鹽。

（圖源：《知識就是力量》雜志）

“望聞問切”測鹽度

工作時，海洋鹽度探測衛星如同一名中醫，在太空中對全球海洋“望聞問切”。

“太空視角”的登高望遠

海洋鹽度探測衛星從幾百千米外的宇宙空間瞭望全球海洋，可以做到全天時、全天候獲取高精度全球海洋鹽度信息，每 3 天可完成一次全球海域觀測。

“肚子”上的“三叉扳手”

綜合孔徑輻射計就像一個三叉扳手，負責監聽對海面亮溫變化更敏感、波長較長、頻率較低的 L 波段。其上有許多小孔，依據小口徑天線陣列等效合成大口徑天線效果的原理，這些“小耳朵”會等效成一個“大耳朵”，“聽聞”海面的微波輻射信號。

“頭”上的“大鐵鏟”

衛星“頭頂”的“大鐵鏟”是主被動探測儀的天線，兼顧“聞”和“切”。被動探測儀由 L、C、K 波段 3個微波輻射計組成，工作原理與綜合孔徑輻射計類似。其中，L 波段微波輻射計與綜合孔徑輻射計探測數據互為補充；C 波段、K 波段則是頻率更高的波段，如同海面的“中高音”，能夠幫助實現海面溫度數據的反演。

“摸一摸”海洋的“皮膚”

L 波段微波散射計則是衛星中唯一一個主動探測的儀器，它通過向海面發射微波信號，來測算信號遇到海面波浪等發生的后向散射系數（描述在大氣中傳播的電磁波產生后向散射的強度特性的一個物理

量），如同伸手“摸”海面的粗糙度。

更安靜地“聆聽”

海的“聲音”并不純凈，由于衛星主要工作的 L 波段也是手機通信、北斗導航等的工作波段，因此接收到的信號常會受到人類活動信號干擾。

衛星的“肩頭”架著幾個形似“小手電筒”的頻譜監測儀，專門用來監測 L 波段的干擾信號。它不僅可以分辨“音色”，還能識別位置，精準鎖定目標，幫助科研人員排除射頻干擾。

隨著海洋鹽度探測衛星發射入軌，我國正式擁有了自主可控的高精度海洋鹽度探測數據，能夠滿足海洋環境預報、海洋生態預報、水循環監測、短期氣候預測與全球氣候變化研究等方面的需求，同時，衛星還能兼顧土壤濕度測量，在多個領域發揮應用能力。

撰文| 王琬涵 劉錦洋 張蘭蘭

責任編輯 | 牛一名 岳煥琦

運營編輯 | 岳煥琦

質量審核 | 業蕾

? 文章來源：《知識就是力量》雜志
《海洋鹽度探測衛星：在太空中 “品嘗” 海水咸淡》 ?

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