[發明專利]一種海冰表面粗糙度的遙感估算方法

在審

• 申請號: 201811343709.6
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109520451A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 柯長青;滿富康;沈校熠;蔡宇;李萌萌
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01B15/08
• 分類號: G01B15/08
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

本發明涉及海冰表面粗糙度的遙感估算方法，基于被動微波衛星遙感數據，分析極地海冰表面粗糙度的時空分布和區域特征。步驟包括從AMSR?E數據中提取海冰密集度信息和不同頻率、不同極化方式的亮溫；通過海冰密集度信息和已知海冰表面和海水表面反射率信息，獲得冰水混合像元的表面反射率；根據混合像元的表面反射率信息和亮溫，獲得海冰溫度；通過海冰溫度和不同頻率、不同極化方式的亮溫，獲得不同頻率、不同極化方式的表面反射率信息；最終基于一種非相干方法的半經驗模型，獲得海冰表面粗糙度。本發明能夠快速、高效地從AMSR?E數據產品中獲取極地海冰表面粗糙度。

技術領域

本發明涉及一種海冰表面粗糙度的遙感估算方法，屬于遙感地學應用技術領域。

背景技術

海冰覆蓋全球海洋的5％-8％，是全球氣候系統的重要組成部分。海冰變化對地球表面能量收支、大氣環流、降水和水汽通量、云、地球淡水和全球溫度至關重要。海冰表面粗糙度對海冰/雪表面的微波輻射具有很大的影響，有關海冰表面粗糙度的研究日益受到科學界的關注。

星載被動微波傳感器對全球海冰進行了全面和持續的觀測。先進的微波掃描輻射計(The Advanced Microwave Scanning Radiometer，AMSR)和地球觀測系統AMSR(EOS；AMSR-E)傳感器對檢測極地海冰覆蓋和評估歷史衛星數據的質量發揮了重要的作用。

美國國家冰雪數據中心(National Snow and Ice Data Center)提供AMSR-E L3級25km分辨率亮溫和海冰密集度產品，該產品包括不同頻率(6.925GHz、10.65GHz、18.7GHz、23.8GHz、36.5GHz和89.0GHz)、不同極化方式(水平極化和垂直極化)下的南北極亮溫和海冰密集度數據。亮溫和海冰密集度數據對反演海冰表面粗糙度具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對實地測量海冰表面粗糙度的困難，提供一種基于AMSR-E亮溫和海冰密集度數據反演海冰表面粗糙度，能夠快速、高效地從AMSR-E數據產品中獲取極地海冰表面粗糙度。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：一種海冰表面粗糙度的遙感估算方法，包括以下步驟：

第一步、準備數據：獲取研究區域AMSR-E傳感器海冰密集度數據和6.925GHz頻率、垂直極化方式下各像元的亮溫，以及獲取AMSR-E傳感器在指定頻率、兩種極化方式下各像元的亮溫，所述兩種極化方式為垂直極化和水平極化，指定頻率為6.925GHz，10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz，89.0GHz中任意一種；

第二步、根據已知的6.925GHz頻率垂直極化方式下海冰表面反射率R_R,V(6.9)_ice和海水表面反射率R_R,V(6.9)_water，第一步中獲取的各像元海冰密集度IC，計算冰水混合像元的表面反射率R_R,V(6.9)，冰水混合像元是指海冰密集度IC>0的像元，冰水混合像元的表面反射率計算公式如下，

R_R,V(6.9)＝R_R,V(6.9)_ice+[R_R,V(6.9)_ice-R_R,V(6.9)_water]·(1-IC)

第三步、根據AMSR-E傳感器6.925GHz頻率垂直極化方式下的亮溫T_B,V(6.9)和表面反射率R_R,V(6.9)，獲取各像元海冰溫度T_S，計算公式如下，

T_S＝T_B,V(6.9)/[1-R_R,V(6.9)]