[發(fā)明專利]基于星載鹽度計(jì)的降雨條件下海面鹽度信息提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711080274.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN107861912B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/11
• 分類號(hào): G06F17/11
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明公開了基于星載鹽度計(jì)的降雨條件下海面鹽度信息提取方法，包括如下步驟，a.提取海面粗糙亮溫信息；b.提取降雨條件下的海面輻射信息；c.粗糙度和鹽度影響的識(shí)別分析；d.利用無雨條件下的數(shù)據(jù)建立后向散射系數(shù)和粗糙海表發(fā)射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系；e.利用反演算法提取鹽度變化信息；f.利用Levenberg?Marquardt非線性迭代方法，不斷調(diào)整海面鹽度值使代價(jià)函數(shù)達(dá)到最小值，進(jìn)而輸出海面鹽度反演結(jié)果。該種發(fā)明基于輻射傳輸理論，從鹽度計(jì)Aquarius實(shí)測(cè)亮溫?cái)?shù)據(jù)中提取了粗糙海面亮溫信號(hào)，分別討論了無雨和降雨條件下的粗糙海面輻射特性，區(qū)分降雨條件下海面鹽度降低和海面粗糙度增大對(duì)亮溫影響的新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋鹽度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于星載鹽度計(jì)的降雨條件下海面鹽度信息提取方法。

背景技術(shù)

海洋鹽度是描述海洋物理化學(xué)性質(zhì)的基本參數(shù)，海洋鹽度數(shù)據(jù)對(duì)于人類更好的理解全球水循環(huán)、熱鹽環(huán)流以及海洋酸化等現(xiàn)象具有重要意義。在星載L波段鹽度輻射計(jì)發(fā)射以前，人類對(duì)海洋鹽度數(shù)據(jù)的獲取主要依賴浮標(biāo)、觀測(cè)站和科考船等現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)手段，觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空覆蓋范圍有限且不均勻，數(shù)據(jù)的一致性也難以保證。SMOS和Aquarius鹽度衛(wèi)星在數(shù)天內(nèi)即可覆蓋全球海域，提供了長(zhǎng)時(shí)間序列、高時(shí)空分辨率和覆蓋率的鹽度遙感數(shù)據(jù)。值得注意的是，針對(duì)星載鹽度計(jì)在降雨條件下的鹽度反演算法與精度驗(yàn)證，是近年來的研究熱點(diǎn)。降雨可以導(dǎo)致海面鹽度下降和粗糙度增大，兩者均引起亮溫的升高，從而給鹽度反演帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于星載鹽度計(jì)的降雨條件下海面鹽度信息提取方法，解決了背景技術(shù)中所提出的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于星載鹽度計(jì)的降雨條件下海面鹽度信息提取方法，包括如下步驟，

a.提取海面粗糙亮溫信息；

b.提取降雨條件下的海面輻射信息；

c.粗糙度和鹽度影響的識(shí)別分析；

d.利用無雨條件下的數(shù)據(jù)建立后向散射系數(shù)和粗糙海表發(fā)射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

e.利用反演算法提取鹽度變化信息；

f.利用Levenberg-Marquardt非線性迭代方法，不斷調(diào)整海面鹽度值使代價(jià)函數(shù)達(dá)到最小值，進(jìn)而輸出海面鹽度反演結(jié)果。

步驟c中鹽度遙感衛(wèi)星Aquarius搭載了同步觀測(cè)的微波散射計(jì)，以提取海面粗糙度信息用于風(fēng)速反演。Aquarius散射計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)只對(duì)海面粗糙度信息敏感，而對(duì)海面鹽度變化并不敏感，其海面粗糙度的變化可表示為：

σ_P,rain(ws,wd,swh,R)＝σ_P(roughness)

步驟c中分離發(fā)射率中粗糙度效應(yīng)和海面鹽度下降效，再根據(jù)海表發(fā)射率與后向散射系數(shù)的關(guān)系，構(gòu)建在同一粗糙度下，降雨條件下的海表發(fā)射率與無雨條件下的海表發(fā)射率的比值方程式：

其中Δe(roughness)為粗糙效應(yīng)對(duì)發(fā)射率的影響，可由無雨條件建立的后向散射系數(shù)與發(fā)射率的關(guān)系獲得。

步驟f中，將上述海面粗糙度帶入降雨條件下的海表發(fā)射率與無雨條件下的海表發(fā)射率的比值方程式，從Aquarius觀測(cè)數(shù)據(jù)中提取的平靜海面亮溫，將提取的平靜海面亮溫代入以下的代價(jià)函數(shù)：

其中，其中為采用Klein-Swift(1977)海水介電模型結(jié)合菲涅爾公式計(jì)算的平靜海面亮溫；f為電磁波頻率，θ_i為Aquarius觀測(cè)角，SST為海面溫度，采用WindSat測(cè)量結(jié)果；SSS為HYCOM提供的海面鹽度初猜值；和為權(quán)重因子，取為亮溫噪聲等效溫度(NEDT)。