CYGNSS卫星的惊探测洪水的惊人能力

飓风给沿海社区带来了强降雨和强风，这是一个强有力的组合，可以导致毁灭性的破坏。2016年，美国国家航空航天局发射了一套名为“旋风全球导航卫星系统”(Cyclone Global Navigation Satellite System，简称CYGNSS)的八颗卫星，旨在收集更多关于热带气旋风力的数据，这是增加飓风数据覆盖和援助预报的努力的一部分。随着第一年数据的评估，一种新的意想不到的能力出现了:透过云层和雨水看到洪水泛滥的景观的能力。

CYGNSS卫星根据海洋的起伏来探测风速的微波信号实际上根本不是由卫星产生的。取而代之的是，卫星使用来自全球定位卫星(GPS)系统的恒定和无处不在的信号，该系统也对来自静水的反射和土壤中的水分量做出反应。

“在大约2015年之前，人们曾有过使用GPS在陆地上反射数据来观察各种事物的迹象，但并没有太多的观测结果可以证明这一点，”科罗拉多博尔德大学大气研究公司(University Corporation for Atmospheric Research)的研究员克拉拉周(Clara Chew)说。“随着CYGNSS的发射，我们终于能够证明，这些信号对土壤或地表的水量非常敏感。”

在飓风“伊尔玛”飓风过后，美国德州海岸线的洪水泛滥，以及巴西亚马逊河的洪水地图。

“当我们第一次完整的地图亚马逊,每个人都很震惊,因为你可以看到很多的最小的,最小的河流在整个盆地和没人知道,我们会看到河宽一百米左右的数据,“嚼说,注意的是,本地数据的分辨率海洋变化10到15公里,平均一个一致的25公里。

“当我第一次看到内陆水域的陆地图像时，我对它们的质量感到惊讶，”CYGNSS在安阿伯的密歇根大学的首席调查员克里斯·鲁夫(Chris Ruf)说。“我们事先就知道有一些相干散射的例子是可能的。这就是产生高分辨率图像的现象。它很少发生在海洋上，我们也没有考虑过它在陆地上的频率。事实证明，这种情况经常发生，而且几乎总是发生在观察小型内陆水体的时候。这将开辟全新的科学研究领域。

CYGNSS在洪水探测方面比其他天基传感器的优势在于，它能够透过云层、雨水和植被来观察，否则可能会使洪水变得模糊。目前，洪水探测通常是由美国地质调查局的光学传感器完成的——美国国家航空航天局(nasa)的Landsat卫星无法通过云层进行观测，而欧洲航天局(European Space Agency)的Sentinel 1和2上的微波传感器则无法通过植被进行观测。从八颗卫星而不是一颗卫星获取数据是另一个优势，因为它减少了观测地点之间的时间间隔，这意味着更迅速地覆盖热带地区的洪水。这意味着CYGNSS可以弥合当前覆盖范围的差距。

然而，这种类型的探测仍处于早期开发阶段，Chew和其他人正在探索如何推断目前的水量和其他参数，以补充来自其他卫星的土壤湿度和洪水数据。此外，CYGNSS数据目前从观察到数据用户需要两天时间。

Ruf说:“CYGNSS出乎意料地擅长于确定洪水泛滥程度，这是非常合适的，它通常是设计用来测量的东西的直接后果，也就是飓风。”“所以现在，我们不仅能够观测到飓风在海洋上空的情况，我们现在还能绘制出在登陆后洪水造成的大部分破坏。”