HY-2卫星扫描微波辐射计数据反演北极海冰漂移速度

本文基于最大互相关法,利用海洋二号（HY-2）卫星扫描微波辐射计37 GHz通道多时相垂直极化亮温数据,获取了北极海冰漂移速度。采用2012年和2013年国际北极浮标计划海冰现场观测数据,对利用微波辐射计亮温资料反演的冬季北极海冰漂移速度进行了定量验证,结果表明:流速和流向均方根误差分别为1.12 cm/s和16.37°,从一定程度上说明了HY-2卫星扫描微波辐射计亮温数据反演海冰漂移速度的可行性。此外,使用美国国防气象卫星F-17搭载的专用微波成像仪91 GHz通道垂直极化亮温,采用高斯拉普拉斯滤波方法进行处理,结合最大互相关法反演的海冰漂移速度,优于法国海洋开发研究院海冰漂移速度产品。     

基于FY-3C微波辐射计数据的极区海冰密集度反演方法研究

极区海冰影响大气和海洋环流，对全球气候变化起着重要的作用。海冰密集度是表征海冰时空变化特征的重要参数之一。本文研究了利用FY-3C微波扫描辐射计亮温数据反演极区海冰密集度的方法。经过时空匹配、线性回归，修正了FY-3C微波辐射计亮温数据。使用两种天气滤波器和海冰掩模滤除了大气影响所造成的开阔海域虚假海冰；使用最小密集度模板去除陆地污染效应。通过计算2016年、2017年极区海冰面积及范围两个参数，对得到的海冰密集度产品进行了验证，两年的海冰范围和面积趋势基本与NSIDC产品一致，平均差异小于3%。本研究结果为发布我国自主卫星的极区海冰密集度业务化产品奠定了基础，制作的产品可保障面临中断的40多年极区海冰记录的连续性。     

北极星载微波辐射计海表温度遥感观测能力分析

本文利用2016年的AMSR2、GMI、WindSat和HY-2A RM等星载微波辐射计海表温度（SST）数据，分析了北极卫星遥感SST数据的时空覆盖和产品精度情况。结果表明:北极星载微波辐射计SST冬季覆盖率和有效覆盖天数要低于夏季，GMI的SST有效覆盖率较低，AMSR2较高，联合使用AMSR2、GMI、WindSat和HY-2A RM星载微波辐射计SST数据，2月份覆盖率在12%~15%之间，有效观测天数优于26 d，8月份覆盖率全月高于26%，有效观测天数优于29 d。北极地区星载微波辐射计SST数据的误差均要大于全球平均水平，AMSR2数据精度较好，WindSat与AMSR2的精度相当，GMI的均方根误差约是AMSR2的2倍，HY-2A RM数据精度低于其他星载微波辐射计水平。     

微波辐射计遥感海洋盐度的研究进展

介绍了微波辐射计遥感海洋盐度的原理,回顾了在海水微波辐射亮度温度模型,机载、星载微波辐射计遥感海洋盐度实验,以及星载微波辐射计研究计划方面的进展。指出了为提高海洋盐度测量精度和空间分辨率,在盐度遥感机理、微波辐射计、及盐度反演研究方面的发展趋势。     

星载微波辐射计空间分辨率增强算法研究

由于天线尺寸和重量受到限制,星载微波辐射计的空间分辨率通常都比较低.同时在测量地理参数时往往要用到辐射计的多个频率通道测量值,这就需要把不同通道的空间分辨率统一成某个较高空间分辨率.因此,出于应用的目的,利用微波辐射计空间分辨率增强算法来得到较高分辨率的图像很有必要.简单介绍了增强星载微波辐射计图像空间分辨率的几种算法,详细叙述了Backus-Gilbert反演算法的原理.设计了带有一些地物特征的人工合成图像,并使用BG反演算法对一模拟辐射计的生成图像进行了增强处理.从处理前后的图像对比可知,无论辐射计测量是否含有噪声,BG反演算法都很好地提高了辐射计生成图像的空间分辨率.在考虑噪声时,通过分析增强处理后图像与人工合成图像之间的相关性,仔细挑选协调参数,对分辨率和噪声进行了较好的折中处理.     

红外和微波辐射计反演海表面温度的比较

介绍了红外辐射计和微波辐射计测量海表面温度的原理,分析了它们各自在反演海表面温度时的差异。在全球范围的海表面温度的遥感监测中,红外辐射计和微波辐射计的遥感精度受到多种因素影响。传感器本身的噪音、算法反演精度、传感器分辨率、搭载卫星的全球覆盖率等自身因素使辐射计的探测资料产生差别;大气状况、海面风速、测量海洋不同深度海水的表征温度等外界因子也同时影响着红外辐射计和微波辐射计的遥感精度。了解红外波段和微波波段的辐射计在各方面的优劣,有助于发挥各自特长,有效提高卫星监测海表面温度的精度。     

红外和微波辐射计反演海表面温度的比较

介绍了红外辐射计和微波辐射计测量海表面温度的原理，分析了它们各自在反演海表面温度时的差异。在全球范围的海表面温度的遥感蛉测中，红外辐射计和微波辐射计的遥感精度受到多种因素影响。传感器本身的噪音、算法反演精度、传感器分辨率、搭载卫星的全球覆盖率等自身因素使辐射计的探测资料产生差别：大气状况、海面风速、测量海洋不同深度海水的表征温度等外界因子也同时影响着红外辐射计和微波辐射计的遥感精度。了解红外波段和微波波段的辐射计在各方面的优劣，有助于发挥各自特长，有效提高卫星监测海表面温度的精度。     

多源星载辐射计SST数据对比分析

基于2018年4种红外辐射计(MODIS-Aqua,MODIS-Terra,VIIRS和AVHRR)的SST数据和3种微波辐射计(GMI,WindSat和AMSR2)的SST数据,分析了7种星载辐射计SST数据的全球覆盖情况,利用Argo数据对7种辐射计SST数据进行了真实性检验,并开展了微波产品、红外产品和Argo的交叉比对分析。结果表明:VIIRS SST数据的覆盖率、有效覆盖天数均高于MODIS-Aqua、MODIS-Terra和AVHRR;AMSR2微波辐射计SST数据的覆盖率和有效覆盖天数均高于GMI和WindSat;4种红外辐射计SST数据与Argo浮标数据的平均偏差在-0.27~0℃,均方根误差小于0.76℃,其中VIIRS数据质量最好;3种微波辐射计SST数据与Argo浮标数据的平均偏差在-0.04~0.22℃,均方根误差小于0.88℃,其中AMSR2绝对偏差、标准偏差和均方根误差均小于其他2个微波辐射计数据。AMSR2和VIIRS的SST数据交叉对比发现,AMSR2与APDRC Argo、VIIRS与APDRC Argo的平均偏差分别小于0.15和-0.20℃,标准偏差分别小于0.52和0.60℃;AMSR2与VIIRS平均偏差在-0.23~-0.10℃,标准偏差小于0.41℃,两者具有较高的一致性。     

RPG-HATPRO-G3地基微波辐射计反演产品评估

RPG-HATPRO-G3地基微波辐射计采用"多通道并行测量技术",性能稳定,反演精度高。应用该微波辐射计和常规L波段探空数据,比较了微波辐射计反演数据与探空测值的差异。结果表明:温度、水汽密度与常规探空资料比较有很好的线性相关性,对仪器维护后可以提高数据质量;相对湿度数据离散度较高。比较无降水时不同高度下微波辐射计反演数据的精度,温度在1 000 m以下低层平均误差和均方根误差较小;水汽密度的平均误差和均方根误差均为近地面较大,随高度而减小;相对湿度的平均误差和均方根误差都明显较大,温度和水汽密度的准确性高于相对湿度。降水时不同高度的温度、水汽密度和相对湿度的平均误差和均方根误差变化趋势均与无降水时相似,但是误差值明显偏大;降水时反演温度在2 000 m以下误差较小,水汽密度在3 000 m以下反演值较探空测值大,相对湿度在降水时的误差较大。     

利用微波辐射计对水淹区和盐渍化土壤制图

水淹和盐度，在海岸地带是两个同等重要的问题，目前还没有一种精确的遥感技术可以用来对受这两个因素影响的地带制图。为了研究采用微波辐射计进行这种制图的可行性，我们通过能够反映水淹区和盐渍区特性的层化模型，进行了亮度温度的数值计算。亮度温度的特性可以显示出水淹区和盐渍区的特征值。本文所提供的结果表明了微波辐射计在对水淹区和盐渍区制图方面的应用价值。     

用AMSR数据极化比PSSM算法检测渤海海冰边缘线

利用高级微波扫描辐射计数据和冰间湖信号模拟算法探测渤海海冰,提取海冰外缘线信息。探测的海冰边缘线与Jason-1高度计海冰探测结果和ENVISAT ASAR海冰探测结果做比较,验证了该方法的有效性。     

利用微波辐射计对水淹区和盐渍化土灌制图

水淹和盐度，在海岸地带是两个同等重要的问题。目前还没有一种精确的遥感技术可以用来对受这两个因素影响的地带制图。为了研究采用微波辐射计进行这种制图的可行性，我们通过能够反映水淹区和盐渍区特性的层化模型，进行了亮度温度的数值计算。亮度温度的特性可以显示出水淹区和盐渍区的特征值。本文所提供的结果表明了微波辐射计在对水淹区和盐渍区制图方面的应用价值。     

基于亚马逊热带雨林的微波辐射计定标基准分析

亚马逊热带雨林作为稳定地物目标,适合进行星载微波辐射计的外定标。但近些年亚马逊热带雨林受人为破坏严重,植被覆盖面积减少,植被覆盖率降低,适合进行外定标的区域较往年发生了变化。文中依据亚马逊热带雨林近些年的归一化植被指数(NDVI)的变化情况,发现纬度位于3°S^2°N,经度位于74°W^69°W范围内的区域植被覆盖率高,适合进行星载微波辐射计外定标。文中以AMSR2 L1R亮温数据为基准,对比分析了该区域在2015-2017年3 a的亮温变化趋势,并以此作为该区域的定标基准。分析发现,该区域在非厄尔尼诺事件期间的亮温变化趋势呈现出特定的季节变化规律:在每年的6-7月,亮温值达到最低;在11-12月,亮温值达到最高,7-11月波动上升,12-6月波动下降。在厄尔尼诺事件发生期间会出现亮温值异常现象。     

HY-2微波辐射计降雨条件下海面风速反演算法研究

由于降雨改变了海洋-大气的辐射/散射特性,长期以来星载遥感器在降雨条件下进行海面风速信息提取存在困难。本文针对自主海洋动力环境卫星海洋2号（HY-2）搭载的扫描微波辐射计,分析了不同频段亮温对降雨和海面风速敏感性,自此基础上获得了一种对降雨不敏感的亮温通道组合,该亮温通道组合对海面风速的敏感性甚至高于原有亮温通道。本文利用该亮温通道组合建立了降雨条件下的风速反演算法,并将反演结果与WindSat全天候风速产品、HY-2微波辐射计原有风速产品以及浮标实测数据进行了比较。结果表明本文算法在降雨条件下的反演误差小于2m/s,明显优于原有HY-2微波辐射计风速产品,验证了本文发展的算法在降雨条件下的风速反演能力。     

微波辐射计海面温度的数据质量控制

根据星载微波辐射计反演海洋大气参数的过程,分析了仿真实验中线性反演算法和非线性反演算法对反演结果的数据质量控制能力。AMSR-E观测数据的非线性反演结果分析对仿真实验的结论进行了验证,得到了肯定的结果。实验结果表明:星载微波辐射计的非线性反演算法物理意义明确、结果可靠,有良好的数据质量控制能力,具有业务化应用的潜力。     

应用微波辐射亮温确定北极海冰边缘的算法

海冰边缘区(MIZ)的边缘位置是微波遥感图像的1个基本特征,本文利用AMSR-E微波辐射亮温的强度比,提出1个确定MIZ边缘位置的方法。强度比最初用来确定数字影像中海冰和海水的阈值。研究发现,强度比也可以反应海冰与海水的微波辐射的差异。在无冰水域,垂直极化的18.7(V18.7)和36.5(V36.5)GHz的高级微波扫描辐射计(AM-SR-E)的亮温之比主要在0.86～0.89之间变化,此时它们在散点图中聚集成1条经过原点的直线;而在MIZ,它们的比值发生了显著改变。强度比比较好的体现了V18.7和V36.5的亮温比值在MIZ边缘处的变化特征:强度比快速增大,并且它的梯度出现极大值。全年中MIZ边缘处的亮温比值在0.89～0.90之间变化,此时对应的海冰密集度为0.08。     

卫星微波辐射计外定标方法浅析

本文就微波辐射计外定标方法的概念及原理进行了较为详细的论述，详细阐明了微波遥感中辐射传输方程的基本形式及其各项的意义，给出了当前较为完善的其中各项参数的具体表达式，最后提出了一种适合我们实际的海洋外定标的方法。     

一维综合孔径微波辐射计遥感海面温度的敏感性分析

一维综合孔径微波辐射计能够有效提高观测的空间分辨率，其观测入射角通常在0°~55°范围内变化。为了开发适用于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演算法，需要评估其观测亮温对海洋大气环境要素的敏感性。利用海面发射率模型和大气辐射传输模型，构建了适用于一维综合孔径微波辐射计的微波海洋大气辐射传输模式，研究了C波段垂直和水平极化微波辐射亮温在不同入射角下对海洋大气环境要素的敏感性变化情况，并定量计算了相应的敏感系数。结果表明:垂直和水平极化亮温对海洋大气环境要素的敏感性表现出不同的特性。随着入射角的增大，垂直极化亮温对海面温度的敏感性增强，对海面风场的敏感性相对减弱；水平极化亮温则相反。由大气水汽含量和云液态水含量误差引入的垂直和水平极化亮温误差随入射角增大而增大，但是，即使在55°的大入射角下垂直和水平极化亮温误差仍小于0.12 K。对于海面温度反演精度优于1 K的要求，一维综合孔径微波辐射计的测温精度需优于0.6 K。研究结果对于一维综合孔径微波辐射计海面温度反演算法的研究和载荷设计具有一定的理论指导意义。     

台风天气条件下地基微波辐射计反演产品精度分析

利用中国气象局上海台风研究所台风试验获取的4个典型台风个例数据,对地基微波辐射计反演的温度、水汽密度廓线与同址GP S探空资料得到的廓线进行对比分析,发现二者的温度、水汽密度相关系数分别为0.988、0.928.微波辐射计的探测精度在不同高度上有很大差异,整体来说,在高层温度探测精度较优于低层,而在低层水汽密度探测精度...     

微波辐射计遥感海水盐度的水池实验研究

通过水池实验研究了L波段微波辐射和盐度的关系,并进行了盐度的反演计算。实验中,先向水池内加入天然海水,然后通过向水池中添加自来水的方式调节降低池内水体的盐度,使盐度从31.67逐步降低到27.48。在此期间,利用微波辐射计观测池内水体的L波段H极化和V极化辐射值以及S波段V极化辐射值,利用CTD观测池内水体的温度和盐度。L波段微波辐射值和根据辐射理论计算出的亮温值具有很好的线性关系。利用最大和最小的2个盐度下的微波辐射值和由辐射理论计算的亮温得到定标公式,将观测的辐射值换算为亮温。最后利用半解析的反演算法反演盐度。本次实验的反演最大误差为2.1,均方差为0.3。