從衛星觀測，了解海水鹽度

衛星

海表鹽度和海水密度、海洋水循環息息相關。從海洋的狀態方程可看出，海水密度是溫度、壓力、鹽度的函數，鹽度越大、海水密度越大，而密度大的海水就會傾向下沉，造成海水垂直方向上的運動、形成環流。同時，海表鹽度也能反映氣候變遷，兩者相關性很高，我們以北大西洋為例，正常情況下，溫鹽環流在北大西洋下沉，但在氣候變遷之下，北極冰溶化使得海表面鹽度下降、密度變小，原先應下沉的海水無法下沉。簡而言之，如果我們可以量測海表鹽度，就可以間接得知氣候變遷的情形。

那我們要怎麼量測海表鹽度呢？上個月我們有提到海表溫度的反演原理及方法，而海表鹽度的原理和海表溫度相同，但假設不同，大家可以先複習海表溫度的反演原理，再推敲海表鹽度的反演哦！在反演海表溫度時，我們利用黑體輻射公式計算出亮度溫度，再利用放射率計算出實際的海表溫度。在這個計算過程，我們假設了全球洋面的放射率皆與平均值相等──即使各處的放射率不盡相同。

(1)計算海表鹽度時，關鍵就在「放射率」上了。放射率是海表鹽度、海表溫度、雷達頻率、雷達入射角的函數，後兩個參數皆可直接從儀器的設備及位置得到，因此，只要我們再得到海表溫度和海表放射率的資訊，就可以算得海表鹽度了。
以下，我們以Aqua這顆衛星的輻射計為例：
(2)我們要怎麼得到海表溫度與海表放射率呢？Aqua的輻射計可以測量到各地的亮度溫度，而其他平台的儀器利用上次提到的「海表溫度反演原理」可以得到各地的實際海表溫度，再利用亮度溫度與實際溫度之間的關係，可以算得各地的放射率。

這個觀測誤差來源很多，過程中也盡量減少放射率、溫度的量測與反演誤差：
因此，式(1)中的五項參數，已知四個──海表放射率和海表溫度、雷達頻率、雷達入射角，我們就能夠計算出海表鹽度了。

1.風、浪……等讓海表面呈不平整，影響海表放射率。因為在式(1)中不考慮和風吹拂造成的海面不平整，使得海表放射率改變、海表鹽度的誤差，所以我們必須去除風浪的影響。

2.輻射計只想接收海水本身的輻射，不想要太陽光打到海表面的反射，所以輻射計通常在夜晚進行量測。除此之外，也會去除宇宙射線、雲、水氣放出的輻射。

3.Aqua上配備了三個輻射計進行相同的量測工作，測量結果會做平均，減少誤差。

一般的海表鹽度範圍大約在32~38 psu，利用此方法計算出的海表鹽度的誤差大約是0.2 psu。