全球海表流场多尺度结构观测卫星计划取得新进展

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全球海表流场多尺度结构观测卫星与海洋多尺度动力过程示意图。研究团队 供图

全球海表流场多尺度结构观测卫星计划（Ocean Surface Current multiscale Observation Mission, OSCOM）是2018年提出并得到空间科学先导专项（二期）背景型号项目支持的空间地球科学卫星计划。记者从中国科学院南海海洋研究所获悉，OSCOM研究近日取得新进展，相关成果发表于《空间科学学报》。

据介绍，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）研究员杜岩与中国科学院国家空间科学中心研究员董晓龙、中国工程院院士蒋兴伟联合中国科学院微小卫星创新研究院等研究团队，进一步深化了OSCOM的科学目标和卫星任务方案论证研究工作。

经过深化论证和研究，OSCOM聚焦高精度、高分辨率全球海表流场的直接观测，创新提出海表流场、海面风场和海浪谱（简称“流–风–浪”）一体化探测的多普勒散射计（Doppler Scatterometer, DOPS）测量原理和系统体制，采用Ka-Ku 双频多波束圆锥扫描体制的真实孔径雷达，实现超过1000 km观测刈幅、公里级分辨率的“流–风–浪”一体化卫星直接观测。

“OSCOM任务的实施将突破海洋亚中尺度非平衡态动力学、海洋多尺度相互作用、海气耦合的研究瓶颈，支撑实现海洋系统科学、气候变化等理论研究的重大突破。”杜岩表示，OSCOM主要任务目标是首次实现宽刈幅和高时空分辨率的全球海表全流场直接观测（水平分辨率：5-10km，刈幅：1000km；Du等，2021）。

经过背景型号阶段对科学目标深化论证与有效载荷配置方案的深入研究，研究人员进一步凝练了科学目标，优化了有效载荷配置方案，突破了有效载荷和数据处理的关键技术。OSCOM参加了空间科学先导专项（三期）工程候选项目的综合论证和遴选，目前是进入未来空间科学任务候选项目之一。

“作为一个空间地球科学卫星任务，OSCOM的定位于聚焦重大科学问题的创新与突破，实现重大科学目标。”杜岩说，未来基于OSCOM海表流速观测，将实现海洋和海气耦合模式的重大改进，奠定海洋非平衡态过程数值模拟、同化和预报的动力学基础；进一步通过与多源海洋和大气遥感数据融合，将为海洋生物地球化学循环、碳收支研究和国家重大应用提供支撑。

据介绍，OSCOM任务首次提出并采用海表运动多普勒测量结合步进差频测量和高精度海面散射测量的“流-风-浪”一体化探测与联合反演技术，实现“0到1”的创新突破，为我国未来应用卫星的跨越发展发展提供必要的理论与技术准备和支撑。

OSCOM 科学卫星的实施对于我国地球系统科学和卫星对地观测重大应用的突破有至关重要的意义，有望带动我国应用卫星的发展从追赶、并行走向领跑。