何賢強：解譯「星星的話」

圖為何賢強在學術論壇上作報告。受訪者供圖

　　海洋衛星遙感技術是人類認識海洋的關鍵技術之一。然而，從衛星接收的原始信號，到獲取所需的海洋參數，需要突破重重技術阻礙。如何讓「天上的星星會說話」？無數科研工作者篤學至技，以期排除幹擾、減少誤差，從而更為準確地「翻譯」。

　　本報記者 趙 寧

　　海洋衛星遙感技術對海洋資源管理和環境監測領域的影響日益增強，為研究、開發、利用和保護海洋提供了豐富的資料，成為人類認識海洋的關鍵技術之一。

　　何賢強，自然資源部第二海洋研究所研究員，從事海洋水色衛星遙感技術研究近20年，主持了30餘項國家及省部級科研項目，曾獲得中國青年科技獎，現擔任國際海洋水色協調組織執行委員。

　　近十年來，何賢強與海洋二所水色遙感團隊圍繞海洋水色衛星遙感的基礎理論及核心模型開展了系統性研究，取得的多項成果填補了我國相關領域的技術空白，為我國海洋水色系列衛星資料處理與應用技術發展提供了支撐。

　　瞄準海洋遙感技術前沿

　　1995年，何賢強考入華中理工大學船舶與海洋工程專業。畢業後，他進入國家海洋局第二海洋研究所（現為自然資源部第二海洋研究所）攻讀碩士學位，師從我國著名海洋遙感學家、中國工程院院士潘德爐。自此，何賢強便與海洋衛星遙感結下不解之緣。

　　海洋水色衛星是通過光學遙感器從太空觀測水體的「顏色」，進而分辨水體所含物質的含量等信息。與常規觀測手段相比，海洋水色衛星遙感技術具有獲取面積大、獲取速度快、無區域限制等優點。

　　「實際上，從衛星接收到的原始信號到獲取所需的海洋水體參數，要突破重重技術阻礙。」何賢強說，海洋水色衛星接收的信號，90%左右來自大氣幹擾，而真正來自水下的信號（離水輻射），只佔不到10%，信號非常微弱。換言之，1%的大氣信號扣除誤差，就會導致10%的離水輻射反演誤差。

　　「只有前端準確的大氣校正並獲得離水輻射光譜，後端應用才可以精確反演出水體中的葉綠素、懸浮物、溶解有機物等含量，進而製作赤潮、營養鹽、碳參數、酸化等專題應用產品。」在讀碩士期間，何賢強便開始思考如何解決大氣幹擾難題。

　　何賢強告訴記者，上世紀90年代，美國航空航天局利用輻射傳輸模型生成了大氣校正核心的精確查找表，用戶可根據該查找表處理水色衛星資料。雖然查找表是免費公開使用，但生成查找表的輻射傳輸模型並不公開。「自主建立完備的輻射傳輸模型、掌握水色衛星資料業務化處理核心技術、研究新型水色衛星遙感機理，將是發揮我國自主水色衛星效能的關鍵。」

　　「早期我國主要是基於大氣分子、氣溶膠單次散射近似方法進行大氣校正。隨著我國海洋水色衛星技術水平提升，這種近似算法成為制約技術發展的瓶頸。」面對技術難題，何賢強下定決心，一定要攻克。

　　自主建立輻射傳輸模型

　　2002年5月，我國自主研發的第一顆海洋水色衛星——「海洋一號A」衛星成功發射。同年，何賢強碩士研究生畢業，進入海洋二所工作。當時，他一邊攻讀博士學位，一邊從事我國自主海洋水色衛星的業務化處理系統的研究，在實踐中逐步找到技術攻關方向。

　　輻射傳輸是海洋水色衛星資料處理的核心模型。針對不同衛星，國際上開發了多種大氣、海洋輻射傳輸模型，但這些模型仍然存在一系列問題，如未全面考慮大氣—海洋耦合、粗糙海面、輻射偏振和地球曲率。經過10餘年刻苦攻關，何賢強成功建立了國際上少有的、可完備考慮上述因素的海洋—大氣耦合矢量輻射傳輸模型。該模型被國際海洋水色協調組織近海渾濁水體大氣校正工作組採用，作為標準模型用於檢驗模擬數據集的準確性。

　　在此基礎上，何賢強再接再厲，接連攻克了大氣校正核心查找表自主生成、高渾濁水體大氣校正、遙感器偏振響應在軌估算等技術難題，為我國後續水色系列衛星資料處理奠定了核心模型基礎。

　　「我們基於自主輻射傳輸模型構建的大氣校正算法，離水輻射反演誤差小於千分之一，優於國際上對精確大氣校正模型所提出的精度要求。」何賢強自豪地說。

　　科研之路不停歇

　　2009年，剛剛進入而立之年的何賢強被單位破格升為研究員。彼時，他主持的科研項目，已經多次榮獲省部級科技成果獎。面對榮譽，何賢強沒有停下前進的腳步。「與國際同行相比，我國海洋水色遙感技術實現了從『跟跑』向『並跑』的跨越式發展，但如何實現『領跑』，還需要我們更加刻苦地研究和攻關。」

　　針對美國、歐洲的標準大氣校正算法在我國近海高渾濁水體失效的難題，何賢強在國際上首次提出了基於紫外波段的高渾濁水體大氣校正算法，有效解決了極端渾濁水體業務化大氣校正難題。基於該成果，我國後續水色衛星增設了紫外波段，其目的之一就是解決高渾濁水體的大氣校正難題。

　　近年來，何賢強基於自主研發的輻射傳輸模型，領先發展了晨昏觀測、偏振觀測等新型海洋水色遙感理論和方法，為新一代水色遙感器型號發展奠定了基礎。他牽頭完成了國家「863」計劃「靜止軌道海洋水色衛星遙感關鍵技術」項目和多項「全球變化與海氣相互作用」專項任務，率先研製出考慮地球曲率的輻射傳輸模型和晨昏弱光照水色遙感機理，為晨昏觀測資料業務化處理打下了技術基礎，並為我國計劃發射的自主靜止水色衛星研製和資料處理、應用提供了技術支撐。

　　「在冬季高緯度海洋，特別是極地海域，太陽高度角極低，現有水色遙感技術無法有效處理，導致國際現有水色遙感產品在冬季高緯度海洋基本上是空白，極大阻礙了對冬季極地海洋生態的科學認識」。目前，何賢強正在帶領團隊聚焦極地海洋冬季水色遙感產品缺失的難題，並實現了初步突破，有望製作可恢復近40年來的極地海洋冬季水色遙感數據的產品。

　　2016年，何賢強入選國家「萬人計劃」科技創新領軍人才，2018年獲得了國家傑出青年科學基金資助。近年來，他的研究成果獲得了國家科技進步獎二等獎、浙江省科學技術獎一等獎、海洋科學技術獎特等獎、海洋工程科技獎特等獎等獎項。

　　「衛星是環繞地球的『天眼』，是藍天碧水、青山淨土的守護者。」何賢強表示，「我們要加強在遙感前端核心機理和模型的技術引領作用，充分發揮我國海洋、陸地、氣象系列衛星在海洋資源、環境監測等領域的作用，為加快建設海洋強國貢獻遙感力量。」