黄妍(国家海洋局三沙海洋环境监测中心站，海南 海口 570311)

0 引言

盐度(即氯化钠等被溶解物质在海水中的质量比值)是度量构成海洋水环境主要化学构成变化的重要指标，是描述海洋基本性质的重要变量之一。其与温度共同影响着海水的密度，从而导致海洋环流以及不同水团的形成。海表盐度不仅对海洋热盐输运、全球海洋降水估计、海洋混合过程、陆海相互作用以及气候预报等研究具有重要作用，而且在中小尺度现象及近岸海洋科学研究中具有广泛的应用[1][2]。海表盐度的传统观测是通过走航、浮标、平台等手段来获取，但观测到的海表盐度数据在时间和空间上有局限性，无法描述较大时空尺度的海表盐度变化情况。海表盐度卫星遥感是目前唯一可行的大范围、连续观测方法，它克服了盐度现场观测手段远远不能满足全球观测和研究的问题。目前可使用的卫星遥感海表盐度数据主要来自SMOS、Aquarius 和SMAP 卫星，其中Aquarius 因供电系统问题于2015 年6 月7 日停止工作[1][2]。

SMAP 卫星于2015 年1 月31 日在美国加利福尼亚范登堡航天发射基地发射。目前，SMAP 已在轨运行5 年，国内外针对SMAP 海表盐度数据已开展一定的研究，但相对于SMOS、Aquarius 卫星而言，SMAP 海表盐度还具有很大的研究潜力和前景。本文对SMAP 问世后的主要相关研究进展进行回顾和评述，旨在通过对SMAP 海表盐度数据的相关研究现状分析，为我国SMAP 海表盐度遥感数据应用研究提供参考。

1 SMAP及其海表盐度数据

SMAP 是美国宇航局(NASA)专用于全球土壤湿度和冻融监测的卫星。SMAP 卫星飞行在太阳同步晨昏轨道上，轨道高度为685km，轨道周期为98.46min，倾角为98.12°，升交点为地方时下午6 点，重访周期为3 天。SMAP 载有2 个仪器：L 波段雷达及辐射计，用于观测土壤水分并确定同一区域的冻融状态。雷达和辐射计在外部共享一个可旋转的天线，在内部有不同的信号处理设备。两者共用一个直径为6m 的大孔径反射式天线，卫星对地观测的刈幅约为1000km，测量结果可应用到天气和气候预测、干旱、洪水以及农业生产力等方面。但从2015年7 月起，雷达停止工作[2][3]。

SMAP 卫星海洋盐度产品可从遥感系统(Remote Sensing System,RSS)获取，主要有L2C 和L3 级两种海表盐度产品，L2C为条带数据，L3 为网格化数据，包括日均产品(实际为8 天滑动平均)和月均产品(包括未过滤和已过滤雨水影响两种月均产品)，其空间分辨率为0.25°，L3 产品是对L2C 产品进行质量控制后所得，剔除了质量标记为5，6和7的盐度数据以及风速大于20m/s 时的盐度数据，均为NetCDF 格式。

2 基于SMAP海表盐度数据的国内外研究现状

作为AquariusSAC-D 卫星的接棒者，SMAP 的发射升空引起了国内外众多研究者的关注。SMAP 卫星已在轨运行5 年，目前已有一定的基于SMAP 海表盐度数据开展的研究工作，其研究成果集中发表于近两年。本文对2016 年至今国内外主要期刊上发表的与SMAP 海表盐度数据相关的研究成果进行了统计和分析，结果如图1 所示。目前针对SMAP 海表盐度数据的研究内容主要集中在质量评估与优化、海洋水动力过程分析、海洋预报等方面，其中水动力过程分析主要涉及河流冲淡水变化、较小时间尺度的振荡现象、ENSO、入侵流和海气相互作用等方面，而SMAP 海表盐度数据在质量评估与优化方面和水动力过程分析的应用较为广泛，海洋预报最少。

图1 基于SMAP海表盐度数据的相关研究统计

2.1 质量评估与优化

数据质量的优劣是SMAP 海表盐度数据能在海洋科学研究中发挥重要作用的关键。目前国内外相关研究集中在质量评估与优化，且研究区域为大尺度的开阔海域，在局部海域的评估较少。曹凯翔等[1]以全球海域为区域，基于Argo 数据对SMAP 和SMOS 卫星海表盐度产品进行了质量评估和交叉比对，发现SMAP 产品更接近于Argo 实测数据。梁文浩等[2]利用中国东海的走航CTD 实测数据对SMAP 海表盐度产品进行验证，结果表明夏季和冬季SMAP 资料与实测SSS 资料的均方根误差分别为3.55 和1.14。王艺晴等[3]以西太平洋为研究区域，利用Argo 数据对SMAP 海表面盐度产品的反演质量在空间上和季节上进行评估，发现SMAP 海表盐度产品与Argo 实测数据具有显著的正相关关系，且变化趋势基本一致。Tang 等[4]基于Argo 实测数据发现在热带和中纬度海域SMAP 海表盐度产品的月偏差精度可低至0.2PSU，Bao 等也发现相近结果[5]，SMAP可同浮标一样观测到盐度的月内变化情况，因受陆地和RFI 的影响，SMAP 海表盐度反演算法在西部地中海区比东部地中海区表现更优。Bao 等[5]发现在高纬度地区SMAP 海表盐度数据的均方根误差比SMOS 的低。Menezes 等[6]的结果表明SMAP在阿拉伯海和孟加拉湾能很好地反演其海表盐度，而且在红海结果更好，相较于Argo 数据其相关性在0.81～0.93，均方根差为0.38～0.67。Grodsky 等[7]的研究评估了在西北太平洋海区SMAP 海表盐度数据精度因受海表温度和陆地的影响程度。Qin 等[8]对比评估了SMOS 和SMAP 卫星海表盐度的数据质量，并分析其误差来源。Sharma 等[9]、Rajabi-Kiasari 等[10]和Fore等[11]利用用不同方法进行SMAP 海表盐度反演结果的优化。David 等[12]改进了SMAP 海表盐度的估算方法，并用于获取局部区域河流羽流的盐度变异性的新信息。

2.2 海洋水动力过程分析

海表盐度是全球水循环和大洋环流动力研究中的重要指标之一，在海洋动力循环和全球气候变化中发挥着极其重要的作用。梁文浩等[2]利用SMAP 海表盐度产品在该区域进行SSS的分布特征分析以及长江冲淡水的扩散研究。Bulusu 等[13]通过SMAP 海表盐度数据发现了孟加拉湾海表盐度季节内振荡现象的存在，讨论了该区域海表盐度变化与ENSO、印度洋偶极子及海气相互作用的关系。Bahiyah 等[14]利用SMAP 遥感数据对爪哇海及其附近海域的海表盐度分布进行特征分析及其动力因素分析。Nichols 等[15]利用SMAP 探究北极区域的海表盐度的变异性，并计算地表平流淡水通量和评估其探测淡水通量的能力。Grodsky 等[16]基于SMAP 海表盐度观测到大西洋热带幅合带的月内振荡特征并进行动力特征分析。Neerja 等[17]发现在2015-2016 年期间利用SMAP 海表盐度在热带太平洋能很好地监测到中部低盐西部高盐的厄尔尼诺事件。Grodsky 等[18]基于SMAP 海表盐度数据发现东地中海黎凡特盆地海表盐度明显增加的现象并分析其动力因素。Chacko等[19]利用SMAP 海表盐度数据在印度洋首次详细阐明了因气旋强迫带来的海表盐度的响应。Grodsky 等[7]基于SMAP 海表盐度观测到了缅因湾的冬季入侵流，并从环流动力学和风场的角度对其进行动力分析。

2.3 海洋预报

大面的、连续的、高时空分辨率的SMAP 海表盐度数据将有助于预报模式的优化和提高。Martin 等[20]探究基于SMAP 和SMOS 海表盐度的同化数据对海洋预报系统进行改进和优化的成果。邹颖俊等[21]为弥补现场观测空间分辨率不足的问题，利用SMAP 海表盐度观测资料评价了HYCOM 全球海洋预报系统的初始场精度及预报技巧。Qin 等人[8]也发现经回归分析方法校正后的每日SMAP SSS 更接近实测数据，且可用于高分辨率预报模型中。

3 结语

卫星遥感作为获取大范围的、连续观测的海表盐度数据的有效手段，SMAP 海表盐度数据自问世以来受到了不小的关注，目前已有的研究内容主要集中在质量评估与优化、海洋水动力过程分析和海洋预报等方面。总的来说，研究成果较少且以国外为主，所涉及的应用研究方面还较少，局部近海区域的应用也偏少，但基于目前的研究成果来看，SMAP 海表盐度数据具有独特的质量优势、良好的应用价值和不错的研究潜力。