海洋观测史

海洋遥感观测海洋遥感观测 海洋遥感是利用传感器对海洋进行远距离非接触观测， 以获取海洋景观和海洋要素 的图像或数据资料， 其发展历程大致可分为起步期 （1939-1969） 、 试验期 （1970-1977） 、 研究期（1978-1991）、应用期（1992-至今）。 起步期（1939-1969） 海洋遥感开始于第二次世界大战期间1939 年 9 月-1945 年 9 月，首次利用航空遥 感方式完成了河口海岸制图与近海水深测量的工作。 1950 年美国航空遥感与海洋调查船 完成了大规模湾流考察，这是人类首次在物理海洋学研究中利用遥感技术。 卫星遥感始 于 1957 年苏联发射第一颗人造卫星。 1960 年 4 月美国宇航局NASA发射第一颗电视与 红外观测卫星 TIROS-I，卫星在获取气象资料的同时还获取了无云海区的海表面温度场 资料，从而拉开了利用卫星遥感资料进行海洋研究的帷幕。 试验期（1970-1977） 1969 年 NASA 在 Williams 大学召开研讨会，推动了1973 年天空实验室Skylab航 天器和 1975 年地球实验海洋卫星GEOS-3高度计的发展。其中 Skylab 航天器证实了可 见光与近红外遥感对地球进行连续观测的潜力， 而 GEOS-3 则是首次利用卫星遥感测量 海表面高度的卫星。随后，NASA 在此基础上研制了一系列高分辩率多光谱扫描仪，这 些扫描仪装载在 Landsat 系列卫星上沿用至今。美国海洋大气局NOAA在 1970 年 1 月 发射改进型 TIROS 卫星，又在1972-1976 年发射 NOAA 系列卫星NOAA-1 至 5，这些 卫星装载的红外扫描辐射计与微波辐射计，可以用来估计海表面温度、 大气温度以及湿 度剖面等海气参数。 研究期（1978-1991） 1978 年 NASA 连续发射了三颗卫星，喷气动力实验室 JPL的 Seasat-A 卫星， Goddard 空间飞行中心GSFC的 TIROS-N 与 Nimbus-7 卫星。这三颗卫星构成了海洋卫 星的三部曲，它标志着卫星海洋遥感新纪元的开始，并反映了可见光、红外、微波海洋 遥感的概貌，充分展现了卫星对海洋的监测能力。 Seasat-A 卫星上装载了微波辐射计SMMR、 微波高度计RA、 微波散射计SASS、 合成孔径雷达SAR、可见红外辐射计VIRR等 5 种传感器。提供的海洋信息包括海表 面温度、海面高度、海面风场、海浪、海冰、海底地形、风暴潮、水汽和降雨等。虽因 电源故障，Seasat-A 寿命仅为 108 天，却获得极其宝贵的海洋资料，因此Seasat-A 被称 为卫星海洋遥感的里程碑。 TIROS-N卫星上装载高级甚高分辨率辐射计AVHRR和TIROS业务化垂直探测器 TOVS。 NOAA于1981年推出卫星海表面温度业务化反演算法MCSST， 因此TIROS-N 奠定了卫星海表面温度进入气象、海洋业务化预报的基础。 Nimbus-7 卫星上装载了 7 种传感器， 其中多通道扫描微波辐射计SMMR和沿岸带 海色扫描仪CZCS与海洋观测有关。CZCS 属于海色传感器，它奠定了海色卫星遥感的 基础。1978-1986 年间 CZCS 提供了 8 年的全球海色图象以及海洋次表层叶绿素浓度参 数，为海色研究提供了宝贵的数据资料。 应用期（1992-至今） 1992 年美国与法国联合发射的 TOPEX/Poseidon 卫星， 开启了海洋综合探测卫星的 新时代。 卫星上载有一台美国NASA的TOPEX双频高度计和一台法国CNES的Poseidon 高度计，用于探测大洋环流、海况、极地海冰等参数。在此之后，海洋观测卫星开始大 量发射。 截止到 2012 年 10 月，在轨海洋卫星数量为 115 颗，涉及超过 30 个空间机构。预 测到 2030 年将陆续发射 156 颗卫星，届时总数将达到 271 颗。 中国海洋遥感观测始于 1988 年“风云一号”的发射，这是中国自行研制与发射的 首颗极地轨道气象卫星， 除气象数据外还可获取海洋水色图像、 海表面温度等参数信息。 2002 年 5 月，中国首颗海洋卫星“海洋一号 A”的成功发射，标志着中国海洋卫星遥感 与应用迈入一个崭新的阶段，结束了中国没有海洋卫星的历史。2007 年， “海洋一号 B” 发射成功，2011 年“海洋二号”发射成功，弥补了中国海洋动力环境要素观测的空白。 未来中国将发射“海洋三号”雷达卫星，众多海洋卫星将组成中国海洋环境的立体监测 网。 海洋调查船海洋调查船 海洋调查船是专门从事海洋科学调查研究的船只， 是搭载海洋仪器设备直接观测海 洋、采集样品和研究海洋的工具。海洋调查船按其调查任务可分为综合调查船、专业调 查船以及特种调查船。 海洋调查船的发展已有 100 多年的历史。第一艘海洋调查船是英国的“挑战者”号 H.M.S.Challenger，它由军舰改装而成。在 1872-1876 年， “挑战者”号进行了为期三 年零五个月的大洋调查，将人类研究海洋的进程推进到新的时代。此次考察活动首次利 用颠倒温度计测量了海洋深层水温，同时测量了海底地形、环流、海水透明度、海水盐 度等，采集了大量海洋动植物标本和海水、海底底质样品。此次海洋调查被西方的科学 家誉为近代海洋科学的“奠基性调查” 。 限于当时的技术条件，后续的海洋调查船都是以生物调查为主的综合性海洋调查 船，直到1925 年德国海洋调查船“流星”号Meteor问世之后，综合性海洋调查船才由 以生物调查为主的时代进入了以海水理化性质和地质地貌调查为主的时代。 “流星”号 首次装载电子回声测深仪，获得了 7 万个以上的海洋深度数据；首次清晰地揭示了大洋 底部起伏不平的轮廓；揭示了海洋环流和大洋热量、水量平衡的基本概况。 “流行”号 开启了继“挑战者”号之后的海洋调查船的新时代，调查方法更科学，观测精度更高。 随着海洋科学的发展， 50 年代以后， 综合性海洋调查船已不能满足海洋学各分支学 科深入调查的需要， 从而陆续出现了各种专业调查船和特种调查船。 60 年代是新建海洋 调查船的大发展时期，1962 年美国建造的“阿特兰蒂斯 II”号AtlantisII首次装载电子 计算机，标志着现代化高效率海洋调查船的诞生。20 世纪 70 年代以来，随着科学考察 的深入，南北极的奥秘和环境资源价值不断被发现，极地领域的竞争愈发激烈，权益争 端不断加剧，美苏两国竞相建造极地考察船。其中最著名的是 1973 年美国建成的“极 星”号，其次是苏联 1975 年建造的“M.萨莫夫”号大型极地考察船。目前，全球超过 40 个国家拥有海洋科学考察船， 总数量超过 500 艘， 欧美等发达国家无论在数量还是技 术水平上都处于领先地位。 1956 年，中国第一艘海洋调查船“金星”号由远洋救生拖轮改装而成， 适用于浅海 综合性调查。 1965 年， 中国第一艘自行设计和建造的海洋科学调查船 “东方红” 号下水。 1986 年，中国第一艘极地科学考察船“极地”号前往南极进行科考活动。 海洋浮标海洋