第四章 海洋表面温度遥感 - 海洋遥感汇编

2018/11/15
Ta, T0,TA , TAP
4.2 微波辐射计海表温度反演
2.微波辐射计海温测量的原理
（2）对微波辐射计测量结果产生影响的量及其计算 a. 天线的视在温度TAP
也称为表观温度，表示 入射到天线上的能量，不 仅包括地物的辐射，而且 包括大气的影响。应包括 主瓣和旁瓣的贡献之和。
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※.宽通道光谱响应函数的考虑
（ 1）
Li L( ) R( )d
1
2
（ 2）
Li
R( ) L( ) R( )
n n
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4.3 热红外辐射计海表温度反演
2.反演方法
a.单通道直接反演方法
L Lst L a
海洋遥感
The Oceanic Remote Sensing
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海洋遥感处理软件
http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/ seadas/download.html
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第四章 海洋表面温度遥感


概述
微波辐射计海表温度反演 热红外辐射计海表温度反演
T
传感器
Tu
Tsky
t
大气
Td
Ts
e
海表
TAP etTs (1 e)Td t (1 e)t 2Tsky Tu
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4.2 微波辐射计海表温度反演
2.微波辐射计海温测量的原理
（2）对微波辐射计测量结果产生影响的量及其计算 b. 天线的亮度温度TA 即天线的辐射测量温度，应表示为主瓣贡献的 有效视在温度与旁瓣贡献的有效视在温度之和。
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b.单通道统计方法-举例
GMS
NOAA(5)
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4.3 热红外辐射计海表温度反演
2.反演方法
c.分裂窗反演方法（★） 基本思想：根据大气对不同分裂窗波段（如10.511.5um，11.5-12.5um）电磁辐射的影响不同，采用不 同波段测量结果的组合关系来消除大气的影响，从而得 到海表温度。由McMillin1975年最早提出该法，其依据 是AVHRR在第4和5相邻通道内具有不同的吸收特性。
4.1 概述
※.微波和热红外波段海温测量的优缺点比较 方法 微波辐射计测量 热红外辐射计测量
可全天时、全天 分辨率较高，技术 候进行，受云影响 发展成熟（已达业务 较小，大气校正相 化运行程度）； 对容易； 测量精度与分辨 在无云区进行，需 率较低，对表面粗 进行精确的大气校正。 糙度和降雨敏感；
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4.1 概述
1.海表温度的重要性
海洋表面温度是重要的海洋环境参数，是海洋环境 非常重要的基础信息。几乎所有的海洋动力过程都直接 或间接与之有关。
海表温度被广泛用于海洋动力学、海气相互作用、 渔业经济研究、污染监测和海温预报等方面。
另外，海表温度也是监测海洋现象（如海冰、涡流 等）的重要参量。
（2）瑞利－金斯公式与应用
特定波长处的辐射度： 某波段的辐射度：
B (T ) 2kT
2
f
Bb ( )
2kT
2
Tb=e*Ts
海表的发射率：
ei ( , )
TBi ( , ) Ts
与极化方式、方向和频率有关
Bi ( , ) kT Bi ( , ) f
TA amTML (1 am )TSL
天线主瓣效率
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m T Gn ()d AP 4 TML Gn ()d 4 s T Gn ()d AP T 4 SL Gn ()d 4
（3）微波辐射计测量计算过程
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4.3 热红外辐射计海表温度反演
1.反演原理
－TIR波段水气辐射传输模型
传感器探测到的辐射为：
L eLst (1 e)L t tLsunt L
a a
L
太阳 传感器
L a
t
Lsun
大气
e＝1 简化
Ls B (Ts )
L a
e,
海表Baidu Nhomakorabea
L Lst L a
优点
缺点
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4.2 微波辐射计海表温度反演
1.测量的原理基础
（1）海洋中各种参数的适合观测频段
海表温度：7GHz附近；
水汽影响：21GHz附近；
粗糙度影响：11GHz附近； 降雨影响：18GHz附近； 云影响：37GHz附近
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4.2 微波辐射计海表温度反演
1.测量的原理基础
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c.分裂窗反演方法（★）－原理
L Lst L a
由黑体的极化辐亮度可知，海表的极化辐亮度：
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2
4.2 微波辐射计海表温度反演
2.微波辐射计海温测量的原理
（1）微波辐射计测量的亮度温度Ta
Sensor T0
Ta TA (1 )T0
η为天线的辐射效率， TA 为天线的亮度温度， T0 为天线的物理温度。
区分几个参数 的不同意义
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海表温度用于寻找渔场
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电厂热水排放后的温度分布
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4.1 概述
2.海表温度的测量方法
• 现场船只测量（结合固定或移动浮标）
• 航空或卫星遥感测量 - 优势较大，而且其精度已达业务化应用水平; - 分为被动微波波段测量和热红外波段测量；
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正 演 过 程
反 演 过 程
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4.2 微波辐射计海表温度反演
3.微波辐射计海温测量的实际应用
从以上可知，微波辐射计测量海面温度对技术要求 较高，目前尚不能达到业务化应用的要求。 在实际应用中，有学者利用统计方法得到了一些初 步结果。如采用下面模型，对于神州4号微波辐射计，建 立了如下模型。
基本思想：根据成像时刻的大气状况数据（主要为 湿度和温度垂直廓线），采用一定的大气模式，计算得 到有关的大气参数。但精确的实测大气垂直廓线比较困 难，因此该方法在实际中应用较少。
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4.3 热红外辐射计海表温度反演
2.反演方法
b.单通道统计方法 基本思想：从水-气辐射传输方程出发，考虑大气 含水量和传感器视角的影响，建立遥感亮度温度与海面 温度的经验公式，通过同步实测资料回归经验系数。