微波遥感海水盐度的算法和影响因素分析

发布时间：2020-07-10 13:43

【摘要】： 海表面盐度是研究大洋环流和海洋对全球气候影响的重要参量,但是至今未实现卫星遥感。盐度遥感已成为海洋遥感的一个重要研究方向。本文的工作主要是研究微波遥感海水盐度算法的反演误差,并且对盐度遥感的影响因素进行分析,确定修正方法。本文将盐度遥感的反演算法分为双波段算法和单波段算法两类。双波段算法包括二元多项式拟合算法和半解析算法,都是用L/S双波段亮温进行反演。原有的单波段算法是利用L波段亮温和海面温度反演盐度,本文提出了利用L波段的H/V双极化亮温反演温度和盐度的新算法。通过理想数据和实测数据对以上算法进行了比较,结果表明半解析算法的盐度反演精度最高。入射角和极化方式对反演精度也有影响,L波段采用双极化时盐度反演精度最高,其次是V极化,H极化最差;S波段的极化方式也对盐度反演的精度有影响;入射角越小,不同极化方式之间的差别越小。本文从太空、海面和大气3个方面总结了盐度遥感的影响因素,并建立了修正公式,对每项因素进行了分析和计算。本文最后利用2005年9月10日在北黄海获得的航空遥感和海面现场比测数据,分别用半解析的双波段和单波段反演算法进行了盐度反演,并且用亮温修正公式对实验数据进行修正,进行比较。结果表明,双波段双极化反演组合是微波遥感盐度反演最好的选择,得到的盐度反演精度可达0.5;仅利用L波段H/V极化亮温的单波段算法也是可行的,但是精度要低于双波段算法。考虑影响因素后的反演精度高于不考虑影响因素的反演精度。
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P731.12
【图文】：

亮温,风速,辐射波长,入射角

较小的入射角时接近于 1，随入射角的增大而减小。这样处理对 SSS 的敏感性只有vT 对 SSS 敏感性的一半。b1T 对 SSS 的变 30°C 时为 0.45K/psu，在 SST 为 5°C 时为 0.2K/psu。殷晓斌等（验数据的计算表明：入射角比较小时，平静海面的垂直极化亮温亮温bHT 随盐度的变化率近似相等，可以采用bVT 和bHT 之和的单双通道（水平极化和垂直极化两个通道）技术反演海面盐度。面粗糙度的增大使海表面的辐射增强。风致的海面粗糙度对海面有三种机制。第一个是重力波，其波长与辐射波长相当，是几何（如 Stogryn, 1967；Hollinger, 1971；Wilheit, 1979）。第二个是辐射波长要小，是小扰动理论的研究对象。第三个是海表面的泡

亮温,盐度,入射角,风速

图 3.2 亮温随风速的变化经验公式（Lerner 和 Hollinger，1977）：TKknotWB =( 0.16/) Yueh 等（2001）指出，由于入射角、极化、温度和盐度的不同，风速/s 可能造成十分之几的亮温变化，造成的盐度误差在十分之几到 1psu 之°入射角时，水平极化比垂直极化对风速更敏感。Yueh 等（2001）总结了空辐射计测量实验中得到的海表面亮温与海面风速之间关系的结果（如表示）。JPL-PALS 的观测表明，微波雷达后向散射可以提供表面粗糙度的信息

辐射图,天球坐标,银河系

图 3.3 银河系辐射在天球坐标上的分布（上图为窄波段线性辐射，下图为连续波谱辐射） 3.3 给出了天球赤道坐标系中每一点的GALT ，只要确定辐射计测量球的哪个位置，从上图中就可以得到GALT 。对于正向天顶的冷空观测的是天顶的辐射。天顶的赤纬等于当地的纬度，赤经的计算需要星时的计算，可以利用天文学的算法求得。对于向下的观测，可以射角和朝向计算何处的GALT 出进入天线。们根据这幅银河系辐射图进行了对银河系辐射的修正。由于我们没量值的原始数据（图 3.3），所以我们先用 surfer 软件将两幅图数字字化后的数据差值到 0.5°×0.5°的网格点上，再将两幅图差值后的对

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