其它海洋参数的遥感反演海洋遥感
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（2）海水盐度遥感的理论模型
c. 亮温与极化发射率之间的关系：
TB ? ?( f ?, , Ssss ,Ts )
若其它参量已知， 则可由亮温得到盐度：
? ? Ssss ? ?1 ( f , ,TB ,Ts )
可使用Klein-Swift（K-S）模型或Ellison模式求解复介 电常数，进而得到盐度参量。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（2） 极化 方式 和入 射角
Ellison模 型得到的 入射角40 度时，海 表亮温对 盐度的敏 感度
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（2）极化方式和入射角
极化和入射角也影响亮温对盐度的敏感性。其 规律为:
? 垂直极化时均优于水平极化时; ? 在垂直极化方式下，入射角越大越好; ? 在水平极化方式下，入射角越小越好。
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（1）简单描述
卫星测量海表盐度的原理是基于在微波频率上， 盐度对海表亮温的敏感度进行的。海水盐度的增加会 使海水导电能力上升，从而使海水的介电常数增大， 最终使得海表发射率的亮温降低。
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（2）海水盐度遥感的理论模型
? 同样的盐度反演精度下，低温时需要更高的亮温精度； ? 在同样的亮温精度条件下，盐度越高则反演精度越高， 但超过一定的盐度时，其影响不显著。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（4）其它影响海表微波辐射测量误差的因素
? 大气干空气和水蒸气的影响
1.4GHz频段上，最主要的贡献来自干空气，需要考虑大气透 过率、上行辐射和下行辐射的影响。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
Ellison模型得 到的海表亮温 对盐度的敏感 度随入射角的 变化
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（3）盐度反演精度与亮温的关系
在相对高温和高盐的条件下，亮温对盐度更为敏感， 盐度的反演效果较好（见图）。
?较大的亮温误差造成较大的盐度反演误差；
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（1）盐度遥感使用的频率
TB ? ?( f ?, , Ssss ,Ts )
由上式可知，在给定辐射计相关参数的条件下，亮温是海表 温度和盐度的函数。因此，在适用于盐度遥感的频率上，亮温随 盐度的变化应该比其随温度的变化要显著得多。
研究表明：频率在 1.4GHz 的L波段是测量海水表面盐度 的最佳波段，该波段对海表温度和风速的敏感度较低。同时 可以采用 S波段和C波段来修正海表盐度测量时海表温度和风 速的影响。
Hale Waihona Puke Baidu
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（2）海水盐度遥感的理论模型 TB ? ?( f ?, , Ssss ,Ts )
? 当海表温度增加时， 亮温对盐度的敏感 度增大；
? 盐浓度越低，亮温 与海表温度之间的 线性关系越强。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
8.1 卫星海洋盐度测量
最重要的是太阳辐射的影响。要精心设计天线，使进入天线 侧部的来自太阳的辐射或反射最少。
8.1 卫星海洋盐度测量
5.海洋盐度遥感测量的发展目标
在利用微波辐射计亮温反演海面浓度时，需要其它 资料的辅助，特别是与辐射计测量的时间和空间接近的 风速或有效波高、海洋表面温度的信息。
海洋盐度遥感的三大主要科学目标为：（ 1）提高季度 至年度的气象预报能力；（ 2）提高海洋降雨估计和全球水文 预算能力；（ 3）监测大范围的海水盐浓度异常现象。
a. 无风浪的平静海面上，海水的亮度温度可以表
示为：
? ? ? ? TB ( , , i) ? ei ( , ,Ts , Ssss ) ?Ts
? 为入射角；
i 为极化方式；
Ts 为海表真实温度； Ssss为海水盐度；
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（2）海水盐度遥感的理论模型
b. 极化发射率与复介电常数关系如下：
8.1 卫星海洋盐度测量
2.海洋盐度的测量方法
有关学者早在30多年前就开始进行盐度遥感的研究和实验， 从海水介电常数的测定到微波辐射计的改进，从陆基的盐水池实 验到航空飞行实验，甚至进行了卫星遥感的简单尝试。
? 现场船测
－使用盐度测量仪器（物理法和化学法）
? 航空/卫星测量
－使用被动微波辐射计进行测量，具有大范围、快速、 定量测量的特点。 但目前尚无专门的测量仪器（工作在 L 波 段，1.4GHz 左右），SMOS卫星等在计划中。
? ? ? ? ? ei ( , ,Ts , Ssss ) ? 1 ? i ( ) ? 1 ? Ri ( ) 2
由基尔霍夫 定律和Fresnel 定律得
?
可由德拜方程得出，?(? ,T, S) ?
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8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
海洋遥感
The Oceanic Remote Sensing
第八章 其它海洋参数的遥感反演
? 卫星海洋盐度测量 ? 海冰与冰山现象的遥感探测 ? 海洋溢油污染的遥感监测
8.1 卫星海洋盐度测量
1.海洋盐度测量的重要性
海水盐度是监测和模拟海洋循环的一个重要变量， 也是气候变化的重要指示器。
海水盐度对渔业养殖、水质资源的调查发挥着重要 作用，是研究大洋环流、 海洋动力学、降雨量及季节气 候预测、水声学的重要参数。
正在研制专门测量盐浓度的卫星，其精度将达0.2-0.3psu 。
8.2 海冰与冰山现象的遥感探测
1.概述
（1）海冰探测的意义
海冰几乎占全球海洋表面的1/9。 ? 海冰对海上交通运输、海洋资源开发和全球气候的变
化等都具有重要的影响； ? 海冰的消融会造成整个洋面的上升，因而造成某些沿
? 云的影响
1.4GHz频段上，云的辐射和散射可利用瑞利散射模式解释。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（4）其它影响海表微波辐射测量误差的因素
? 表面粗糙度的影响
可利用雷达和辐射计的组合数据，降低其影响。
? 电离层的影响
可利用基于微波被动偏振测定法的技术估计法拉第旋转。
? 太阳系和宇宙辐射的影响
c. 亮温与极化发射率之间的关系：
TB ? ?( f ?, , Ssss ,Ts )
若其它参量已知， 则可由亮温得到盐度：
? ? Ssss ? ?1 ( f , ,TB ,Ts )
可使用Klein-Swift（K-S）模型或Ellison模式求解复介 电常数，进而得到盐度参量。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（2） 极化 方式 和入 射角
Ellison模 型得到的 入射角40 度时，海 表亮温对 盐度的敏 感度
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（2）极化方式和入射角
极化和入射角也影响亮温对盐度的敏感性。其 规律为:
? 垂直极化时均优于水平极化时; ? 在垂直极化方式下，入射角越大越好; ? 在水平极化方式下，入射角越小越好。
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（1）简单描述
卫星测量海表盐度的原理是基于在微波频率上， 盐度对海表亮温的敏感度进行的。海水盐度的增加会 使海水导电能力上升，从而使海水的介电常数增大， 最终使得海表发射率的亮温降低。
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（2）海水盐度遥感的理论模型
? 同样的盐度反演精度下，低温时需要更高的亮温精度； ? 在同样的亮温精度条件下，盐度越高则反演精度越高， 但超过一定的盐度时，其影响不显著。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（4）其它影响海表微波辐射测量误差的因素
? 大气干空气和水蒸气的影响
1.4GHz频段上，最主要的贡献来自干空气，需要考虑大气透 过率、上行辐射和下行辐射的影响。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
Ellison模型得 到的海表亮温 对盐度的敏感 度随入射角的 变化
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（3）盐度反演精度与亮温的关系
在相对高温和高盐的条件下，亮温对盐度更为敏感， 盐度的反演效果较好（见图）。
?较大的亮温误差造成较大的盐度反演误差；
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（1）盐度遥感使用的频率
TB ? ?( f ?, , Ssss ,Ts )
由上式可知，在给定辐射计相关参数的条件下，亮温是海表 温度和盐度的函数。因此，在适用于盐度遥感的频率上，亮温随 盐度的变化应该比其随温度的变化要显著得多。
研究表明：频率在 1.4GHz 的L波段是测量海水表面盐度 的最佳波段，该波段对海表温度和风速的敏感度较低。同时 可以采用 S波段和C波段来修正海表盐度测量时海表温度和风 速的影响。
Hale Waihona Puke Baidu
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（2）海水盐度遥感的理论模型 TB ? ?( f ?, , Ssss ,Ts )
? 当海表温度增加时， 亮温对盐度的敏感 度增大；
? 盐浓度越低，亮温 与海表温度之间的 线性关系越强。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
8.1 卫星海洋盐度测量
最重要的是太阳辐射的影响。要精心设计天线，使进入天线 侧部的来自太阳的辐射或反射最少。
8.1 卫星海洋盐度测量
5.海洋盐度遥感测量的发展目标
在利用微波辐射计亮温反演海面浓度时，需要其它 资料的辅助，特别是与辐射计测量的时间和空间接近的 风速或有效波高、海洋表面温度的信息。
海洋盐度遥感的三大主要科学目标为：（ 1）提高季度 至年度的气象预报能力；（ 2）提高海洋降雨估计和全球水文 预算能力；（ 3）监测大范围的海水盐浓度异常现象。
a. 无风浪的平静海面上，海水的亮度温度可以表
示为：
? ? ? ? TB ( , , i) ? ei ( , ,Ts , Ssss ) ?Ts
? 为入射角；
i 为极化方式；
Ts 为海表真实温度； Ssss为海水盐度；
8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
（2）海水盐度遥感的理论模型
b. 极化发射率与复介电常数关系如下：
8.1 卫星海洋盐度测量
2.海洋盐度的测量方法
有关学者早在30多年前就开始进行盐度遥感的研究和实验， 从海水介电常数的测定到微波辐射计的改进，从陆基的盐水池实 验到航空飞行实验，甚至进行了卫星遥感的简单尝试。
? 现场船测
－使用盐度测量仪器（物理法和化学法）
? 航空/卫星测量
－使用被动微波辐射计进行测量，具有大范围、快速、 定量测量的特点。 但目前尚无专门的测量仪器（工作在 L 波 段，1.4GHz 左右），SMOS卫星等在计划中。
? ? ? ? ? ei ( , ,Ts , Ssss ) ? 1 ? i ( ) ? 1 ? Ri ( ) 2
由基尔霍夫 定律和Fresnel 定律得
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可由德拜方程得出，?(? ,T, S) ?
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8.1 卫星海洋盐度测量
3.海洋盐度的遥感测量原理
海洋遥感
The Oceanic Remote Sensing
第八章 其它海洋参数的遥感反演
? 卫星海洋盐度测量 ? 海冰与冰山现象的遥感探测 ? 海洋溢油污染的遥感监测
8.1 卫星海洋盐度测量
1.海洋盐度测量的重要性
海水盐度是监测和模拟海洋循环的一个重要变量， 也是气候变化的重要指示器。
海水盐度对渔业养殖、水质资源的调查发挥着重要 作用，是研究大洋环流、 海洋动力学、降雨量及季节气 候预测、水声学的重要参数。
正在研制专门测量盐浓度的卫星，其精度将达0.2-0.3psu 。
8.2 海冰与冰山现象的遥感探测
1.概述
（1）海冰探测的意义
海冰几乎占全球海洋表面的1/9。 ? 海冰对海上交通运输、海洋资源开发和全球气候的变
化等都具有重要的影响； ? 海冰的消融会造成整个洋面的上升，因而造成某些沿
? 云的影响
1.4GHz频段上，云的辐射和散射可利用瑞利散射模式解释。
8.1 卫星海洋盐度测量
4.海洋盐度遥感测量的影响因素分析
（4）其它影响海表微波辐射测量误差的因素
? 表面粗糙度的影响
可利用雷达和辐射计的组合数据，降低其影响。
? 电离层的影响
可利用基于微波被动偏振测定法的技术估计法拉第旋转。
? 太阳系和宇宙辐射的影响