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第四章海洋表面温度遥感海洋遥感 2021-8-27 海洋遥感处理软件 2021-8-27 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 2021-8-27 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。 2021-8-27 海表温度用于寻找渔场 2021-8-27 电厂热水排放后的温度分布 2021-8-27 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； 2021-8-27 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 优点 可全天时、全天候进行，受云影响较小，大气校正相对容易； 分辨率较高，技术发展成熟（已达业务化运行程度）； 缺点 测量精度与分辨率较低，对表面粗糙度和降雨敏感； 在无云区进行，需进行精确的大气校正。 2021-8-27 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 2021-8-27 4.2 微波辐射计海表温度反演 1.测量的原理基础 （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： 海表的发射率： 与极化方式、方向和频率有关 由黑体的极化辐亮度可知，海表的极化辐亮度： 2021-8-27 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 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 2021-8-27 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 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。 2021-8-27 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 天线的亮度温度TA 天线主瓣效率 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。 2021-8-27 （3）微波辐射计测量计算过程 正演过程 反演过程 2021-8-27 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。 2021-8-27 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： 太阳 传感器 大气 海表 e＝1 简化 2021-8-27 ※.宽通道光谱响应函数的考虑 （1） （2） 2021-8-27 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 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。 2021-8-27 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。 2021-8-27 b.单通道统计方法-举例 GMS NOAA(5) 2021-8-27 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，）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。 2021-8-27 c.分裂窗反