海洋遥感中的SAR技术：高分辨率观测和全球风场应用

海面风场是海洋学中的重要物理参数，在海洋表面调制中起到了重要的作用。它是驱动区域和全球海洋环流的主要动力，也是海面波浪形成的最大动力源；调制着海洋-大气之间的热通量、水汽通量以及气溶胶粒子通量，影响区域和全球气候；对海上航行、海洋工程和海上作业等有着直接的影响。因此，海面风场的监测对于理解海洋-大气之间的相互作用以及开展海洋、大气领域的相关研究、进行海上活动保障等至关重要。

海面风场的常规观测资料主要通过船舶、浮标以及沿岸台站等获取。这些海面风场资料对于覆盖全球约70%的海洋来说相当匮乏，且时空分布不均匀，难以满足各方面的需求。卫星遥感提供了一种崭新的观测全球海面风场的有效技术。目前，用于海面风场观测的主要遥感手段是微波散射计，其作为一种主动、非成像雷达传感器，一般工作在C波段（如5.3GHz）或Ku波段（如13.5GHz），分为扇形波束散射计和笔形波束散射计。微波散射计主要利用不同风速下海面粗糙度对雷达后向散射系数的不同响应以及多角度观测间接地反演海表风场信息，可提供全球、全天候、高精度、高分辨率和短周期的海面风矢量数据，被认为是迅速获取大面积海面风场的最理想仪器（张毅等，2009）。自1966年散射计测量海面风场概念被提出以来，微波散射计的发展已有近50年的历史，先后成功发射了Seasat-A SASS、ERS-1/2 AMI、ADEOS-1 NSCAT、QuikSCAT/ADEOS-2 SeaWinds、Metop-A/B ASCAT和Oceansat-2 OSCAT等多个星载微波散射计，其功能和精度不断改善（冯倩，2004）。另外，中国还成功发射了神舟4号（SZ-4）散射计（CN/SCAT）和海洋卫星2号A（HY-2A）散射计。虽然微波散射计可以在全天候条件下获取全球海面风场，但其空间分辨率仅为25～50km。这对于部分海洋应用，该分辨率仍难以满足需求，尤其是沿海近岸海域，微波散射计数据由于大的照射足印，易受陆地污染而导致数据无法有效使用。合成孔径雷达（SAR）的出现正好弥补了这一缺陷，SAR具有高空间分辨率、全天时、全天候的观测能力，其可应用于海面风场、海浪、海冰、内波等方面的遥感探测。SAR的空间分辨率一般高达百米，部分甚至可达米级，且在近岸海域仍能有效应用。(www.xing528.com)

总而言之，作为大范围海面风场观测的两种主要遥感手段，微波散射计和SAR在全球海面风场的观测中相互补充，二者结合不仅可以实现全球海面风场的观测，还能在特定的区域通过SAR获取海面风场的内部结构，从而更有利于全球海面风场分布和变化的研究。