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南極、北極和青藏高原地區(qū)，是地球上的三個(gè)寒極，被統(tǒng)稱為“三極”。三極是全球氣候變化的指示器與放大器，是影響全球氣候與環(huán)境變化的關(guān)鍵區(qū)和敏感區(qū)，也直接關(guān)系到我國(guó)參與國(guó)際氣候變化談判、極地共建共治共享以及青藏高原地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展與資源利用等。

5月16日，香山科學(xué)會(huì)議第653次學(xué)術(shù)討論會(huì)聚焦三極天基觀測(cè)的前沿關(guān)鍵問(wèn)題。科技日?qǐng)?bào)記者從會(huì)上了解到，雖然衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展逐步增強(qiáng)了人們對(duì)三極地區(qū)的了解，但是三極地區(qū)的衛(wèi)星，特別是通過(guò)我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的觀測(cè)亟待加強(qiáng)。

現(xiàn)有觀測(cè)衛(wèi)星無(wú)法滿足三極科學(xué)需求

全球變暖背景下，三極地區(qū)冰蓋、冰川、凍土和海冰正在快速退縮，由此引發(fā)了一系列氣候、環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題，如極端天氣與氣候事件頻發(fā)、海平面上升、極地生態(tài)系統(tǒng)變化等。

“雖然三極地區(qū)對(duì)全球氣候系統(tǒng)產(chǎn)生如此重要的影響，但至今三極地區(qū)對(duì)氣候系統(tǒng)影響的聯(lián)動(dòng)機(jī)制仍不明確。”中山大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)程曉教授在報(bào)告時(shí)指出。

由于三極特殊的地理位置以及嚴(yán)峻的氣候環(huán)境，野外實(shí)地考察受到種種限制，即使深入到腹地，觀測(cè)人員所采集的數(shù)據(jù)也非常有限。衛(wèi)星遙感等空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)是獲取三極地區(qū)大范圍、長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的有效手段。

我國(guó)獨(dú)立自主地發(fā)展了多種應(yīng)用衛(wèi)星，包括通信、氣象、資源、海洋、導(dǎo)航、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)、天文、空間探測(cè)衛(wèi)星和其他科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，衛(wèi)星數(shù)量和種類大大增加，衛(wèi)星的性能和質(zhì)量也在提高。然而，目前國(guó)際上尚無(wú)專門針對(duì)三極地區(qū)地表覆蓋以冰雪為主這一特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，現(xiàn)有的遙感衛(wèi)星及其星座存在極地觀測(cè)時(shí)效性較差、時(shí)間序列缺失、觀測(cè)精度有限、指標(biāo)設(shè)計(jì)不完善等問(wèn)題，難以兼顧時(shí)空分辨率、快速響應(yīng)和提取關(guān)鍵變量等科研和業(yè)務(wù)方面的需求。目前，我國(guó)已有的資源三號(hào)、高分三號(hào)、風(fēng)云系列等衛(wèi)星能為三極區(qū)域提供有限但寶貴的遙感數(shù)據(jù)，但仍缺少自主研發(fā)的支持三極地區(qū)環(huán)境與氣候連續(xù)遙感監(jiān)測(cè)的衛(wèi)星系統(tǒng)。

發(fā)展三極天基觀測(cè)正當(dāng)其時(shí)

“我國(guó)當(dāng)前亟須開(kāi)展三極科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃，加強(qiáng)基于我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的三極天基觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，完善各種可相互協(xié)同、互相彌補(bǔ)的全球?qū)Φ赜^測(cè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確有效、快速及時(shí)地提供多種空間分辨率、時(shí)間分辨率的三極對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為解決三極地區(qū)科學(xué)問(wèn)題和服務(wù)三極可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。”程曉強(qiáng)調(diào)。

三極天基觀測(cè)系統(tǒng)主要由科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星群、地面接收站網(wǎng)、地面定標(biāo)系統(tǒng)和地面應(yīng)用系統(tǒng)等幾部分組成。程曉表示，三極天基觀測(cè)系統(tǒng)建成后，能夠?yàn)槲覈?guó)極地和氣候變化科研提供關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)和堅(jiān)實(shí)科技保障，引領(lǐng)國(guó)際三極和全球變化研究。

與會(huì)專家期望，三極天基系統(tǒng)在分辨率和高程測(cè)量精度等方面更高;在重訪時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間上更快;在穿透性和對(duì)冰體內(nèi)部探測(cè)能力方面更強(qiáng)，其觀測(cè)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品可服務(wù)于三極地區(qū)的冰-雪-陸-海-氣系統(tǒng)觀測(cè)，推動(dòng)實(shí)施三極氣候與環(huán)境的協(xié)同觀測(cè)和科學(xué)研究，助力我國(guó)主導(dǎo)的“三極環(huán)境與氣候變化”國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。(陸成寬)