海岸带遥感06.ppt

* * 第六章 近岸海域海温遥感监测 一、卫星海面温度遥感历史与现状 二、探测原理与反演方法 三、海面温度反演流程 四、实例 一、卫星海面温度遥感历史与现状 海温是一项最基本的海洋水文要素，是海水的基本物理量之一，它体现了海水运动的热输送和海－气热交换，海温的变化起着对全球气候的调节作用，一些海洋动力变化特征与灾害性的海洋现象，例如黑潮、湾流、中尺度涡及厄尔尼诺现象、台风的形成等，均与大洋海面温度变化密切相关。同时海温也是控制海洋生物种群分布及回游和繁殖过程的重要参数。因而海温观测对研究海洋动力变化、海洋气候灾变、海洋生物资源的开发和利用都是极为重要的。 卫星遥感海面温度始于20世纪60年代美国的ESSA系列气象卫星，到1970年代NOAA卫星已将海面温度的测量纳入实用气象业务，至今NOAA极轨气象卫星、GMS、GOES静止气象卫星及其他海洋卫星海面温度产品已经实现业务化。 二、探测原理与反演方法 卫星遥感测温即是通过测定海面目标的黑体辐射强度来获取其温度信息的。海温红外探测的基本定律是Planck辐射定律，除绝对温度为零的物体外，所有物体都发射热辐射，热辐射由物体的温度和比辐射率决定。 根据Planck定律，在一定温度下，不同波长(λ)的黑体辐射强度(Wλ)与绝对温度T(K)之间的关系，即 式中c为光速，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，C1, C2为常数(C1=2πhc2=3.7418×10-12Wcm2, C2=hc/k=1.4388cm·K)。 二、探测原理与反演方法 在一定温度下，黑体的谱辐射亮度存在一个极值，该极值的位置与温度有关，即为最大能量辐射波长分布的Wien位移定律： 式中 ?K， = 最大辐射亮度处的波长( )， = 黑体绝对温度（?K）。 二、探测原理与反演方法 不同海温的最大辐射亮度处的波长 海温 0℃（273?K） 10℃（283?K） 32℃（305?K） 最大辐射亮度处的波长 10.62 10.24 9.50 式中 即为目标物辐射电磁波的比辐射率，其大小同所发射的频率(波长)、目标物的性质以及温度等有关，海水红外波段的比辐射率约为0.98，接近于1。 二、探测原理与反演方法 实际海面不是完全黑体，其实际的辐射强度由下式计算： 二、探测原理与反演方法 海面温度反演方法有两大类，第一类是利用与卫星同步的实测资料回归得到海表温度反演系数，第二类是利用大气辐射传递模式模拟计算从海面到卫星高度处的辐射，获取海表温度反演系数。第二类方法要求对大气和海洋参数有比较准确的掌握，并对其物理机制和相互关系能正确描述，其优点是计算反演及时空变化适应性强。但由于很难确定当时的海洋大气状况，尤其是大气的垂直分布情况。 二、探测原理与反演方法 AVHRR的SST算法为： 式中是 为AVHRR 4和5通道的亮温， 是卫星天顶角， 是当地温度的预猜值，可用其它卫星计算得到温度代入， 是系数。 MODIS的SST算法为： 式中 是MODIS 31和32通道的亮度温度， 是卫星天顶角， 是当地温度的预猜值，可用其它卫星计算得到温度代入， 是系数。 ATSR的SST算法为： 反演算法中系数是通过辐射传递模型和大气利用垂直分布，正演计算出亮温，然后与海面真实值对比而导出的。 *