热红外辐射计和微波辐射计

热红外辐射计
（2）：3.7~4.1μm(20 ，22和23通道)
SSTi ? a ? b ?Ti
Ti代表MODIS通道20、22 和23中的任意一个 单通道线性大气校正算法（ linear single band atmospheric correction algorithm ）
热红外辐射计
多通道SST算法 （MCSST：Multi-Channel SST algorithm ）
M (T、l ?（T、l
)? ）
M B (T、l
),
M (T、l )单色幅出度
遥感科学中，一般采用幅亮度参数
L(T、l ) ? ?（T、l ）LB (T、l ), L(T、l )单色幅亮度
基本原理
热平衡条件下，介质吸收能量的速率与 自发辐射能量的速率相等，即：
发射率e(l ,T) ? ? (l ,T) ? 1? ? (l ,T)
MODIS_ sst ? C1 ? C2 ?T31 ? C3 ?T(31)(32) ? C4[sec? ? 1]?T(31)(32)
热红外辐射计
MODIS_ sst ? C1 ? C2 ?T31 ? C3 ?T(31)(32) ? C4[sec ? ? 1]?T(31)(32)
注：
?θ是卫星天顶角； ?T31 代表MODIS通道31探测到的亮温； ? T(31)(32) 代表MODIS 通道32 亮温与通道 31亮 温之间的温差，通过 T (31)(32) 进行大气校正； ?亮温Ti需要依据普朗克定律（黑体辐射定律）从 该通道探测的辐亮度 Li计算获得
? : 卫星观测角, f：微波频率 , ?：辐射计极化状态 , Ts：海表面温度 , Ss：海表面盐度 , ?：风向
U10：海面上10m高处风速
高频波段(>5GHz)，e对盐度不敏感，可反演 温度； L波段(1.4GHz)，e对盐度非常敏感，可反演 盐度
2.4 讨论：
基本原理
1.天线校正 （热衰减，方向系数）
2.基本原理
2.1 吸收率与反射率
物体接受辐射 — W入射 ? W反 ? W吸 ? W透
?
?
总吸收率 = 吸收总能量 ? ? (T )
入射总能量
t
总反射率 = 反射总能量 ? ? (T ) 入射总能量
单色吸收率 单色反射率
? ( l , T ) （ 波长l 附近） ? ( l , T ) （ 波长l 附近）
2.大气校正 （大气粒子的吸收，大气自发 辐射，太阳辐射，宇宙背景辐射等）
3.风速风向 （平静海面和粗糙海面的发 射率模型）
3.热红外辐射计
3.1 分类与特点
可见光和近红外辐射计（ 6000K）
红外辐射计
热红外辐射计（ 300K）
可见光与近红外信号强
热红外信号波长大，易衍射，不易受烟尘、雾、 气溶胶的影响
辐射计本身并不发射电磁波，它只接收地球表面 反 射和散射的太阳光，或者陆地、海面或大气的 自发辐 射，人们依靠 反演算法可以从辐射计测量数据中提取 有关地球表面、海洋和大气的物理信息。
辐射计简介
1.2 分类
?可见光和红外辐射计（ visible and infrared radiometer ） ?热红外辐射计（ thermal-infrared radiometer ） ?微波辐射计（ microwave radiometer ）
热红外 窗口
2）传感器本身噪声 增大积分时间，减小热噪声
热红外辐射计
3）物理海洋学订正
红外信号穿透海水的厚度只有 0.1mm（皮层）， 与海洋学中的表层（ 1m）温度有差异
热红外辐射计
3.3 MODIS 红外波段海表面温度算法
美国EOS系列卫星携带的中等分辨率成像光谱仪 MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectro-Radiometer ） (1) 11μm ，12μm两个通道 （通道序号 31，32） “迈阿密探路者” MPSST 算法
L(T、l ) ? （e T、l ）LB (T、l )
基本原理
2.3 普朗克公式和瑞利金斯公式
普朗克公式： L (l ) ? 2hc2l ?5
1
hc
e kl T ? 1
当 hc ?? 1,即f ? 600GHz时，
kl T
有瑞利金斯公式
L(
f
)
?
2
f 2kb c2
T
基本原理
将瑞利金斯公式
L(
f)
热红外辐射计
3.2 热红外辐射计对海表面温度的遥感
海表面温度反演依据普朗克黑体辐射定 律计算
L (l ) ? 2hc2l ?5
1
hc
e kl TB ? 1
e设定为接近 1的经验常数
TB ? eTSST
影响因素 1）大气的影响
多通道海表面温度（ MCSST）算法
热红外辐射计
在大气层中的不同大气成分的吸收率
热红外辐射计
“迈阿密探路者”MPSST算法中的各个系数的估计值
大气条件的两 T32 - T31 ≤ 0.7 种情况
C1
1.228552
C2
0.9576555
C3
0.1182196
C4
1.774631
T32 - T31 ≥ 0.7
1.692521 0.9558419 0.0873754 1.199584
?
2
f 2kb c2
T
代入 L(T、l ) ? （e T、l ）LB(T、l )
得：
TB ? eTSST TB : 海面亮温（ Brightness Temperature) TSST : 海面真实温度（ Sea Surface Temperature)
基本原理
TB ? eTSST 发射率e(? , f ,? ,Ts , Ss ,U10,? )
? ( l , T ) ? ? ( l , T ) = 1 不透明材料
2.2热辐射，基尔霍夫定律
基本原理
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的 电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为 热辐射
T<800K 红外光 T>800K 可见光
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基本原理
基尔霍夫定律（黑体辐射定律）
热红外辐射计和微波辐射计
主要内容
一、辐射计简介
二、基本原理
海表面温度的观测
三、热红外辐射计 反演温度的算法
海洋学的应用
四、微波辐射计
简介 传输方程 海面发射率模型和算法
五、D－矩阵法反演海表面温度和风速
六、雷达
七、风浪的方向谱
1.辐射计简介
1.1什么是辐射计
辐射计（radiometer ）是一种根据 被动遥感理论 而制作的传感器。