西北太平洋海面风矢量对海表面亮温遥感信息的影响研究

摘要

海表面亮温是海洋环境重要的物理参量之一，对全球气候变化、大洋环流和海洋水团的监测和预报具有重要作用，同时与海水蒸发和时空降雨的分布具有密切相关性。由于海表面亮温受多种因素影响，利用微波遥感进行海表面亮温的研究越来越受到人们的重视。海面风矢量作为其主要影响因素，进行两者相关性研究具有重要的意义。论文以西北太平洋部分区域为研究对象，进行了海表面亮温和风速、风向的相关性研究，并分析了水平亮温、垂直亮温随季节性风矢量的变化特征。
　　论文利用欧洲空间局的SMOS（Soil Moisture and Ocean Salinity）卫星微波辐射计在不同极化状态下的亮温参数，以及美国的Windsat星载全极化微波辐射计获取的海面风场数据，对水平亮温、垂直亮温以及四个Stokes参数进行了定量统计，结合蒲福风力扩展等级表进行风速划分，通过数据的离散性、均值和标准差等计算，分析了风速、风向和海表面亮温的变化规律，并利用matlab模拟了风场-亮温空间变化特征。同时结合Hollinger和Wise半经验半理论海表面亮温粗糙度模型，进行了季节性风矢量与亮温增益的相关性分析。研究结果表明：
　　（1）通过定量分析风矢量对海表面亮温的影响变化可知，风速影响大于风向；在垂直极化状态下亮温对风速、风向的敏感性最强，Stokes2亮温参数对风速的敏感性最低，20°风向变化对Stokes1亮温参数敏感性最低；
　　（2）海表面亮温在3级风速内（根据蒲福风级表）和0°-150°风向区间受风场影响变化较小，亮温波动显著区域主要集中在6级风速以上和300°-360°风向区间；1月和7月风场方向较为稳定，在4月和10月研究区域中高纬度出现较大面积的涡旋现象，并伴随亮温增益的变化；
　　（3）风速对水平亮温增益贡献的影响明显大于垂直亮温，对水平亮温增益变化在7月份最为显著，1月影响最小；风速对年季节垂直亮温增益最大和最小平均值分别为0.13k和0.065k，通过标准差计算可知风速引起的垂直亮温增益几乎不受季节影响；
　　（4）垂直亮温整体变化趋势较水平亮温更为平稳，且水平亮温受风场影响的变化特征较为明显，整体上均符合随纬度递增呈现单调递减的变化趋势。

目录

声明

第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究区域和技术路线

1.4主要内容和创新点

第二章 遥感卫星数据

2.1 SMOS卫星

2.1.1 SMOS卫星数据介绍

2.1.2 海表面亮温遥感理论基础

2.2 Windsat辐射计

2.2.1Windsat简介

2.2.2 Windsat风场反演理论算法

第三章 海表面亮温与风矢量的相关性研究

3.1 海表面亮温与风矢量的相关性分析

3.1.1 海面H/V极化亮温与风速的相关性分析

3.1.2 海面H/V极化亮温与风向的相关性分析

3.1.3 Stokes亮温参数与风速的相关性分析

3.1.4 Stokes亮温参数与风向的相关性分析

3.2 风矢量对亮温影响变化模拟分析

3.2.1 风矢量对H/V极化亮温的模拟分析

3.2.2 风矢量对Stokes亮温的模拟分析

第四章 西北太平洋季节性海表面亮温与风矢量相关性研究

4.1 西北太平洋季节性海表面亮温与风矢量相关性分析

4.1.1海表面H亮温与风矢量的相关性分析

4.1.2海表面V亮温与风矢量的相关性分析

4.2 西北太平洋季节性海表面亮温增益与风矢量相关性分析

4.2.1海面粗糙度对亮温贡献的相关理论

4.2.2海面H亮温增益与风矢量的相关性分析

4.2.3海面V亮温增益与风矢量的相关性分析

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2展望

参考文献

附录

致谢