中國科學家提出全球海表流場多尺度結構觀測衛星（OSCOM）計劃
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）研究員杜巖與中國科學院空間科學與應用研究中心研究員董曉龍、國家衛星海洋應用中心蔣興偉院士、中國科學院上海技術物理研究所以及中國科學院微小衛星創新研究院的研究團隊合作，回顧了海洋動力學和多尺度環流觀測技術的發展、現狀及相關科學前沿，提出全球海表流場多尺度觀測衛星計劃（OSCOM），以實現全球海表全流場的直接觀測，包括海面風場和海面溫度的同步觀測；相關論文近日發表在國際專業學術期刊Progress in Oceanography（《海洋學進展》）上。
海洋環流是全球海洋以及海氣邊界層物質、能量和生物地球化學循環的主要驅動力之一，也是極端氣候事件形成的關鍵變量（圖1）。開展全球海表流場的直接觀測，對理解多尺度海洋動力過程、海氣相互作用、海洋物質能量平衡和碳收支以及在全球變暖背景下其變率等科學問題，具有極為重要的理論意義與應用價值。
圖1 海洋中基本運動示意圖。地轉運動以北半球為例。
目前，海表流場主要從衛星高度計數據中推算得到，只適用于獲得赤道外開闊海洋大-中尺度準地轉流分量，是限制海洋環流動力學理論研究的瓶頸。為突破這一瓶頸，全球海表流場多尺度觀測衛星計劃（OSCOM）將發射一顆裝有多普勒散射計（DOPS）的衛星，首次實現寬刈幅和高時空分辨率的全球海表全流場直接觀測（水平分辨率：5-10km，刈幅：1000km）（圖2）。同時，該衛星搭載海面溫度微波輻射計（STMR）與紅外輻射計（STIR），將實現海表流場、海面風場、海面溫度等關鍵要素的同步觀測（圖2）。
圖2 OSCOM觀測示意圖。藍色圓圈顯示了STMR的觀測形狀。紅色圓圈顯示DOPS的觀測形狀。衛星跨軌道方向上的紫色矩形顯示了STIR的觀測形狀。
該衛星將采用最先進的設計，深入刻畫從中尺度到亞中尺度的海洋非平衡態過程以及海氣相互作用；通過與實時地轉海洋學剖面陣列的結合，構造深海海流的精細結構；這些直接測量和間接推算得出的海洋動力學參數將進一步促進海洋碳收支及生物地球化學循環的分析，并為數據同化、海洋環流模式耦合以及地球系統數值模式在海洋預報和氣候變化研究方面的發展提供重要支撐。
該成果由中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金重點項目、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)人才團隊引進重大專項等共同資助完成。
相關論文信息： Yan Du, Xiaolong Dong, Xingwei Jiang, et al., Ocean surface current multiscale observation mission (OSCOM): Simultaneous measurement of ocean surface current, vector wind, and temperature, Progress in Oceanography, Volume 193, 2021, 102531, ISSN 0079-6611, https://doi.org/10.1016/j.pocean.2021.102531.
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