【哥白尼贡献任务协同哨兵一号强化海冰监测网络】哥白尼贡献任务(Copernicus Contributing Missions,CCMs)数据与哨兵一号(Sentinel-1)观测资料相结合,正为海冰监测提供连续且完整的覆盖图像,在提升海上安全的同时推动极地科学研究创新。作为欧洲航天局(European Space Agency,ESA)为哥白尼计划研制的五颗卫星中的首颗,哨兵一号在监测海冰覆盖范围、边缘、厚度及运动状况方面发挥关键作用。除海冰监测外,该卫星还承担海面风场、洋流、波高及地形测量任务。然而,即便这一先进的星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统,在偏远或快速变化的极地地区仍偶尔出现覆盖缺口。哥白尼海洋环境监测服务(Copernicus Marine Environment Monitoring Service,CMEMS)是欧洲冰情监测体系的核心机构。其下辖的海冰专题组装中心(Sea Ice Thematic Assembly Centre,SEA ICE TAC)由挪威气象研究所主导,联合多家专业机构,综合处理卫星观测数据流,生成可靠及时的数据产品并向各类海事用户分发。为弥补哨兵一号的观测空隙,由欧洲航天局代表欧盟委员会管理的快速响应台(Rapid Response Desk,RRD)服务迅速向海冰专题组装中心提供CCM数据通道,确保服务连续性。在具体运作中,海冰专题组装中心采用多颗CCM SAR卫星的近实时数据填补观测空白,包括麦克唐纳·德特维利(MDA)的雷达卫星二号(RADARSAT-2)、意大利电子地球观测系统公司(e-GEOS)的COSMO-SkyMed卫星星座、空中客车德国公司(Airbus-DE)的陆地合成孔径雷达卫星(TerraSAR-X)、西班牙Hisdesat公司的PAZ卫星以及芬兰ICEYE公司的ICEYE卫星星座。SAR技术可在极区常见的黑暗和云层覆盖条件下持续获取观测数据,成为冰情监测的有力工具。在格陵兰区域,多颗CCM卫星协同填补哨兵一号覆盖缺口,同时支持数据验证并提供补充观测。这些附加观测对于监测近岸动态海域(如航运通道和冰封港口)的海冰与冰山至关重要,这些区域通常需要更高分辨率和更频繁的更新。夏季冰缘向高纬度退缩期间,CCM补充观测对冰山监测尤为重要。以2023年9月为例,通过TerraSAR-X数据实现了对哨兵一号海冰产品的连续性与验证。在南极地区,CCM每周观测为南极海峡(Antarctic Sound)和洛克罗伊港(Port Lockroy)等关键区域提供重要信息。需求数据显示,波罗的海(Baltic Sea)等海域在冬季同样依赖此类数据支持。在数据服务机制方面,RRD为注册用户提供专用账户和预设数据配额,支持提交特定区域和传感器的标准化请求。CCM数据需求随海冰与冰山活动的年度周期季节性波动。由于哨兵一号的获取计划以12天为周期稳定运行,海冰专题组装中心可提前多个周期预判覆盖需求,精准识别CCM数据缺口位置与时序,结合当前冰情与航运活动提交订单。通常需提前两到三周通过RRD门户网站提交请求,以完成去冲突处理、卫星编程及确认流程。丹麦气象研究所格陵兰冰务处高级海冰专家Keld Qvistgaard评价称:"RRD的响应能力是其最显著优势,团队处理请求迅速,门户网站为用户提供订单与交付状态的清晰概览。快速响应台的设立彻底改变了海冰专题组装中心及其合作伙伴获取和使用CCM数据的方式。"据悉,CMEMS与欧洲航天局正就新兴CCM供应商的高光谱、热红外和多光谱数据开展应用演示,相关进展预计于2026年公布。


