卫星海洋学试题

问答题

§11.1 复习题（Questions for Review）

第一套复习题

1．请将下列电磁波按频率由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、红光、蓝光、绿光、紫外光、黄光、黄绿光、近红外、远红外、无线电波。

2．什么波长范围的电磁波称为可见光？其对应的频率范围是什么？

3．菲涅耳反射率与发射率有何关系？与吸收率、透射率的关系？推导中用了什么定律？举出两个例子a）在海水可见光红外波段情况下b）在海水微波波段情况下菲涅耳反射系数和反射率的数值。

4．写出德拜方程的表达式。为什么L波段的微波辐射计适于测海表面盐度？相对电容率的变化通过什么公式导致辐射计接收到的亮温etTs也随之变化？5．写出普朗克定律的表达式，解释公式中出现的每一个物理量和常数，并由此推导瑞利—金斯定律。这两个定律分别适用于红外、可见光、微波波段三个波段中哪些波段的辐射度计算？

6．简要阐述米氏散射和瑞利散射的适用条件。大气层空气分子的散射属于那一种？气溶胶散射对可见光、红外和微波（例如5.3GHz）波段各属于那一种？指出气溶胶粒径的主要分布范围和5.3GHz微波波长。

7．分别写出兰伯—比尔定律的微分和积分形式，并指出衰减系数与复折射率的关系。

8．写出水色遥感大气校正的最基本方程，并介绍各项的物理意义。指出在440纳米和清洁水条件下，各项对卫星信号的贡献占多少？

10. 画出典型的一类水体叶绿素的离水辐射的光谱曲线图。以SeaWiFs为例，利用那两个波段（用中心波长表示）的离水辐亮度的比值可以反演叶绿素浓度？该方法通常又叫什么名字？

11. 分别写出镜面反射和布喇格共振理论计算标准化雷达后向散射截面σ0的公式。二者通过什么函数与风速相联系？

12. 解释概念：Range，Geoid，Topography，Dynamic height，Geoid Undulation，Reference Ellipsoid。大地水准面起伏主要是由什么原因引起（回答一个最主要原因）？其变化的范围是什么？海面地形是由什么原因引起（回答三个最主要原因）？其变化的范围是什么？

13. 卫星到海面距离如何测得？Topex/Poseidon测量海平面高度的精度精度可达多少？海面到地心的距离如何计算？海面地形异常可用什么公式计算？

14. 写出合成孔径雷达的纵向距离分辨率。合成孔径雷达的采样距离与卫星速度、采样时间长度有什么关系？与真实孔径雷达有什么关系？与真实孔径雷达分辨率比较，采样距离与孔径有什么关系？

第二套复习题

1．请将下列电磁波按波长由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、红光、蓝光、绿光、紫外线、黄光、黄绿光、近红外、远红外、热红外。

2．计算地球同步轨道卫星的近似高度和太阳同步轨道卫星（卫星绕地球旋转周期是100分钟）的近似高度。列出万有引力定律与牛顿第二定律的公式。并列出角速度与旋转周期的关系式。

3．在可见光和红外波段电磁波于海气界面的传递中，复折射率、菲涅耳反射率和发射率是多少？在10GHz的微波于20˚C的海气界面的传递中，相对电容率、

菲涅耳反射率而后发射率是多少？指出菲涅耳反射率有什么公式计算？相对电容率有什么公式计算？

4．麦克斯韦方程组是关于电磁场传播的波动方程。请完成下列问题：

1）出麦氏方程组

2）写出电场的一个特解

3）写出光速C与真空电容率ε0以及真空磁导率μ0的关系式

4）写出在有介质（非真空）情况下复折射率与相对电容率的关系式

5）分别说明复折射率的实部和虚部的各自的物理意义。

5．阐述光学厚度和穿透深度的定义和单位，以及二者之间的关系。对于10GHz 的电磁波，20˚C海水的衰减系数和穿透深度是多少？这些数据的物理意义是什么？

6．在有边界的电磁波的传输中，哪几个物理过程对传感器接收的信号做出贡献？在方程T = TA（1 - t）+ t eSTS + t（1-eS）+ t（1-eS）（1 - t）TA 中，右侧三项各代表什么？每一个字母表示什么？三项中每一项的贡献大约是多少（假设海水27˚C，35psu的盐度，电磁波频率5GHz，大气清洁）？

7．写出离水辐亮度Lw（λ,θ）与平均日地距离处大气层外垂直入射的太阳辐照度（λ）的关系。指出图6-3中五个箭头代表的物理量的名称。

8．写出六种与水色遥感有关的卫星与传感器的名称（中文全称和英文缩写），并指出水色遥感涉及海洋水体要素的三种主要产品名称。

9．布喇格共振条件是什么？指出其中各符号名称。已知σ0[dB]=10 log(σ0)，式中左侧σ0[dB]是用分贝表示的标准化雷达后向散射截面，右侧σ0是无数学单位的标准化雷达后向散射截面。如果σ0增加到原来的100倍，σ0[dB] 增加多少？

10．散射计测海面风一般给出几组解？如果使用5.3GHz的C波段散射计，当入射角是45˚时，水面上什么波长的波浪与入射的电磁波共振？

11．大地水准面起伏由何原因引起？其变化尺度和变化范围是什么？海面地形的定义及产生原因是什么？潮汐、海流、海表面风和大气压可引起多大尺度的海面地形变化。

12．高度计测有效波高的原理是什么？测卫星到海面距离的原理是什么？测风速的原理是什么？

13．写出合成孔径雷达的距离分辨率（range resolution）、方位分辨率（azimuth resolution）、方位角分辨率（azimuth angle resolution）的表达式。哪一个分辨率与采样时间的卫星通过的距离有关？与真实孔径雷达的距离分辨率相比，哪一个量相当于“合成孔径”？

14．写出菲涅耳反射率的表达式，以及菲涅耳反射率与菲涅耳反射系数的关系式。

第三套复习题

1. 请分别采用纳米（nm）和微米（μm）为单位阐述什么波长范围的电磁波称为可见光？如果一个雷达的频率是1.5GHz, 它的波长应是多少厘米？

2. 什么叫水平极化和垂直极化？

3. 给出反射比、吸收比、发射比、透射比的定义和英文表述，它们的基本关系是什么？基尔霍夫定律（Kirchoff Law）条件是什么？在条件满足的情况下该定律表达什么思想？