海面高度蕴含着地球重力场变化的信息，耗资12亿美元的美国新一代干涉测高卫星SWOT，让人类首次具备了观测亚中尺度海面高度异常（SSHA）的能力。海洋所徐永生团队通过分析SWOT观测数据，发现该卫星能显著提高地球重力场的反演分辨率，展示了其揭示地球内部结构及其变化的巨大潜力。这一成果近期在国际学术期刊 IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters发表。

静止的海面会沿着地球重力场的等势面分布。因此，任何导致重力场变化的因素，如海底地形（包括海山和海沟）、海水深度变化、地球内部结构变化（如地幔对流和板块运动）、海底地震和火山活动等，理论上都可以通过精确测量海面高度变化来推断。由于这些因素只会引起微小的地球重力场变化，因此提升测高卫星的观测分辨率至关重要。徐永生团队通过与船载重力场测量结果对比验证发现，SWOT卫星在分辨小尺度重力场变化方面表现出优于传统雷达高度计的卓越性能。这一成果意味着SWOT将为人类带来更多关于海洋深处的科学发现。

左图：用于检验SWOT反演重力场的区域、对比路线以及船载重力场测量轨迹；右图：不同对比路线中不同分辨率SWOT重力场的精度提升情况。

卫星高度计通常位于距离海面约1000公里的轨道上，提升海面高度观测分辨率是其面临的最大挑战。传统雷达高度计卫星不仅分辨率低，还只能沿轨道进行一维高度测量，极大地限制了其重力场反演能力。SWOT卫星突破了这一局限，创新地将干涉技术（通常用于探测微观世界）应用于太空卫星，实现了海面高度变化的宽刈幅三维高分辨率测量，分辨率比传统雷达高度计提高了一个数量级。这一突破性进展在科学和实践上具有极其重要的意义，标志着新一代海洋遥感时代的开启。目前，我国尚未拥有面向实际应用的海洋干涉测高卫星。SWOT卫星的成功经验将为我国在这一领域的探索提供宝贵借鉴和启示。

文章第一作者是徐永生研究员指导的联培博士后王建波，徐永生为通讯作者兼共同第一作者。研究获得了国家自然科学基金、崂山实验室科技创新等项目支持。

文章信息：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10605836?source=authoralert