基于被动微波多角度观测的海冰密集度反演方法研究
发布时间：2021-11-14 11:31
利用星载辐射计进行被动微波遥感是目前探测海冰密集度的重要方式,利用AMSR-E的89GHz通道的极化亮温差结合ASI算法,可以实现目前的海冰密集度产品中的最高空间分辨率6.25km,但是需要额外的低频亮温数据进行大气校正。SMOS的多角度观测方式为本文提供了一种新的设想:在89GHz波段利用一维综合孔径辐射计顺轨扫描配合机械扫描可以实现对单个像元点的多入射角观测,充分利用多入射角下的亮温信息可以弥补观测过程中造成的海冰与海水亮温信息的混淆,提高SIC的反演精度,同时可以实现高空间分辨率。综上,开展89GHz多入射角亮温信息观测北极海冰密集度的可行性研究。首先利用多层海冰辐射传输模型、FASTEM-5快速海水发射率模型以及MPM93大气毫米波辐射传输模型,构建星载观测海冰辐射亮温仿真系统,开展了89GHz亮温与角度敏感性分析。其次,根据FY-3C/MWHS具有独立探测亮温及多入射角扫描的能力,获取FY-3C的微波湿度计MWHS的北极亮温数据,利用ECMWF的SIC产品选择相应区域,利用ECMWF再分析数据进行晴空匹配,最终得到MWHS改变入射角的亮温曲线响应,与前向仿真模型结果进行误差分...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一维综合孔径辐射计顺轨扫描示意图
第2章微波辐射传输模型19图2.4在入射角下的多层海冰辐射传输模型Fig2.4Multi-layerseaiceradiationtransportmodelatincidentangle该图中，冰的亮温为bT，最底层的反射率假设为0s，最底层亮温假设为0T，层间的反射率为js，层内的反射率假设为rj，发射率je，传导率jt，层内亮温jT，由能量守恒可知，1jjjret，下行大气辐射亮温为skyT，层厚为jd，层数为n。图2.5展示海冰第j层(j1,2,...,n)的边界参数，可以推导出以下关于边界处亮度温度的方程：jjjjjjjArBtCeT(2.33)111(1)jjjjjBsAsD(2.34)1(1)jjjjjCsAsD(2.35)jjjjjjjDtBrCeT(2.36)
基于被动微波多角度观测的海冰密集度反演方法研究20图2.5海冰第j层的边界参数Fig2.5Boundaryparametersoflayerjofseaice当j1时，00DT，0s为冰与水分界处的反射率。同理，当jn时，n1skyAT。对于辐射计是位于冰面上大气层的检测海冰密集度的遥感系统，在冰原内的均匀性质和平面平行几何中，海冰的辐射亮温n1bBT，其辐射传输模型可以简化成(2-35)式：(1)bnnnskyTsDsT(2.37)nD可以由公式(2.33)至(2.36)在j1,2,3...n时推导出计算方法。首先，将(2.34)与(2.35)中的jB和jC代入至(2.33)和(2.36)中，可以得到公式(2.38)与(2.39)，推导出jA与jD。1111[(1)][(1)]jjjjjjjjjjjjjArsAsDtsAsDeT(2.38)1111[(1)][(1)]jjjjjjjjjjjjjDtsAsDrsAsDeT(2.39)该系统可以写成矩阵的形式，如(2.40)和(2.41)所示：12AMAMDE(2.40)34DMAMDF(2.41)A和D分别是包含未知亮度温度的n维向量jA，jD(j1,2,...,n)，kM(k1,2,...,4)是(2.38)与(2.39)中的系数组合，E和F是由每一层的已知亮温(包括大气的亮温和地面亮温)组成的矢量，在(2.38)与(2.39)中包含n1A和0D的项，它
【参考文献】：
期刊论文
[1]HY-2卫星反演海冰密集度在北极地区的适用性评估[J]. 赵杰臣,李子轩,李杰,付敏,石立坚,张林. 海洋预报. 2018(06)
[2]长序列北极海冰覆盖数据集对比分析[J]. 武胜利,刘健. 海洋学报. 2018(11)
[3]FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E海冰密集度比较及印证[J]. 王晓雨,管磊,李乐乐. 遥感学报. 2018(05)
[4]北极遥感海冰密集度数据的比较和评估[J]. 赵杰臣,周翔,孙晓宇,程净净,胡波,李春花. 遥感学报. 2017(03)
[5]2014年夏季北极东北航道冰情分析[J]. 李新情,程晓,惠凤鸣,翟梦茜,张媛媛. 极地研究. 2016(01)
[6]A study on the dynamic tie points ASI algorithm in the Arctic Ocean[J]. HAO Guanghua,SU Jie. Acta Oceanologica Sinica. 2015(11)
[7]An assessment of arctic sea ice concentration retrieval based on “HY-2” scanning radiometer data using field observations during CHINARE-2012 and other satellite instruments[J]. SHI Lijiang,LU Peng,CHENG Bin,KARVONEN Juha,WANG Qimao,LI Zhijun,HAN Hongwei. Acta Oceanologica Sinica. 2015(03)
[8]利用船测数据以及Landsat-7 ETM+影像评估南极海冰区AMSR-E海冰密集度[J]. 席颖,孙波,李鑫. 遥感学报. 2013(03)
[9]极区海冰密集度AMSR-E数据反演算法的试验与验证[J]. 苏洁,郝光华,叶鑫欣,王维波. 遥感学报. 2013(03)
本文编号：3494559
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一维综合孔径辐射计顺轨扫描示意图
第2章微波辐射传输模型19图2.4在入射角下的多层海冰辐射传输模型Fig2.4Multi-layerseaiceradiationtransportmodelatincidentangle该图中，冰的亮温为bT，最底层的反射率假设为0s，最底层亮温假设为0T，层间的反射率为js，层内的反射率假设为rj，发射率je，传导率jt，层内亮温jT，由能量守恒可知，1jjjret，下行大气辐射亮温为skyT，层厚为jd，层数为n。图2.5展示海冰第j层(j1,2,...,n)的边界参数，可以推导出以下关于边界处亮度温度的方程：jjjjjjjArBtCeT(2.33)111(1)jjjjjBsAsD(2.34)1(1)jjjjjCsAsD(2.35)jjjjjjjDtBrCeT(2.36)
基于被动微波多角度观测的海冰密集度反演方法研究20图2.5海冰第j层的边界参数Fig2.5Boundaryparametersoflayerjofseaice当j1时，00DT，0s为冰与水分界处的反射率。同理，当jn时，n1skyAT。对于辐射计是位于冰面上大气层的检测海冰密集度的遥感系统，在冰原内的均匀性质和平面平行几何中，海冰的辐射亮温n1bBT，其辐射传输模型可以简化成(2-35)式：(1)bnnnskyTsDsT(2.37)nD可以由公式(2.33)至(2.36)在j1,2,3...n时推导出计算方法。首先，将(2.34)与(2.35)中的jB和jC代入至(2.33)和(2.36)中，可以得到公式(2.38)与(2.39)，推导出jA与jD。1111[(1)][(1)]jjjjjjjjjjjjjArsAsDtsAsDeT(2.38)1111[(1)][(1)]jjjjjjjjjjjjjDtsAsDrsAsDeT(2.39)该系统可以写成矩阵的形式，如(2.40)和(2.41)所示：12AMAMDE(2.40)34DMAMDF(2.41)A和D分别是包含未知亮度温度的n维向量jA，jD(j1,2,...,n)，kM(k1,2,...,4)是(2.38)与(2.39)中的系数组合，E和F是由每一层的已知亮温(包括大气的亮温和地面亮温)组成的矢量，在(2.38)与(2.39)中包含n1A和0D的项，它
【参考文献】：
期刊论文
[1]HY-2卫星反演海冰密集度在北极地区的适用性评估[J]. 赵杰臣,李子轩,李杰,付敏,石立坚,张林. 海洋预报. 2018(06)
[2]长序列北极海冰覆盖数据集对比分析[J]. 武胜利,刘健. 海洋学报. 2018(11)
[3]FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E海冰密集度比较及印证[J]. 王晓雨,管磊,李乐乐. 遥感学报. 2018(05)
[4]北极遥感海冰密集度数据的比较和评估[J]. 赵杰臣,周翔,孙晓宇,程净净,胡波,李春花. 遥感学报. 2017(03)
[5]2014年夏季北极东北航道冰情分析[J]. 李新情,程晓,惠凤鸣,翟梦茜,张媛媛. 极地研究. 2016(01)
[6]A study on the dynamic tie points ASI algorithm in the Arctic Ocean[J]. HAO Guanghua,SU Jie. Acta Oceanologica Sinica. 2015(11)
[7]An assessment of arctic sea ice concentration retrieval based on “HY-2” scanning radiometer data using field observations during CHINARE-2012 and other satellite instruments[J]. SHI Lijiang,LU Peng,CHENG Bin,KARVONEN Juha,WANG Qimao,LI Zhijun,HAN Hongwei. Acta Oceanologica Sinica. 2015(03)
[8]利用船测数据以及Landsat-7 ETM+影像评估南极海冰区AMSR-E海冰密集度[J]. 席颖,孙波,李鑫. 遥感学报. 2013(03)
[9]极区海冰密集度AMSR-E数据反演算法的试验与验证[J]. 苏洁,郝光华,叶鑫欣,王维波. 遥感学报. 2013(03)
本文编号：3494559
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