[發明專利]一種使用后向散射截面校正粗糙海面亮溫的方法

有效

• 申請號: 201910975300.4
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110793649B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 馬文韜;于暘;劉桂紅;楊曉峰;杜延磊;李紫薇
• 申請（專利權）人: 三亞中科遙感研究所;中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60;G01J5/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了一種使用后向散射截面校正粗糙海面亮溫的方法，該方法應用于海洋微波遙感中的鹽度遙感，用于粗糙海面亮溫校正，適用于Aquarius衛星的主被動聯合觀測體制，與原有的先利用散射計反演海表風速或獲取輔助風速，再用風速校正海面粗糙度對亮溫的影響不同，該方法直接利用散射計觀測的NRCS和輔助的海表風向信息，校正海表粗糙度對海面亮溫的影響，無需使用輔助的風速數據對海表面亮溫進行校正，該方法使用的參數更少、精度更高，且該方法處理過程簡單、成本低、精度高、易于操作。

技術領域

本發明涉及一種海洋微波遙感領域的海表鹽度反演方法，更特別的說，是指一種使用后向散射截面校正粗糙海面亮溫的方法。

背景技術

海表面鹽度的觀測對于研究和預測全球的氣候變化、以及大洋環流和海洋水團的監測和預報等有著重要的意義，海表面鹽度的分布與海水蒸發和降雨時空變化有密切關聯。衛星鹽度遙感是獲取全球范圍、長時序、寬覆蓋的海表鹽度數據的最有效手段。Aquarius衛星(即寶瓶座衛星)是一顆專為鹽度遙感設計的衛星，它采用主被動聯合的觀測手段，將1.26GHz的散射計和1.413GHz的輻射計聯合對海面同一位置采用同一角度進行觀測，并計劃反演獲得150km分辨率，月平均的精度優于0.2psu(實用標準鹽度單位)的全球海表鹽度數據。

輻射計觀測得到的亮溫中不僅包含鹽度變化的影響，還包括其他因素的影響，其中，海表粗糙度對亮溫的影響是鹽度遙感精度提高的最主要限制因素。以往的粗糙度校正方法需要先利用散射計反演海表面風速或獲取其他輔助風速，再利用風速校正亮溫，該方法一方面步驟繁瑣，另一方面更容易引入模型誤差。而Aquarius衛星使用輻射計和散射計對海面同一位置利用相同角度進行觀測，那么，就可以利用散射計觀測得到的后向散射截面數據(簡稱為NRCS，normalized radar backscatter cross section)直接對亮溫進行校正，而不用首先反演風速。

發明內容

為了校正海表鹽度反演時對海表亮溫的影響最主要的海表粗糙度影響，本發明提出了一種使用后向散射截面校正粗糙海面亮溫的方法。該方法基于Aquarius衛星主被動聯合觀測體制，利用同入射角同方位角觀測的輻射計和散射計，利用散射計觀測的后向散射截面和輔助的風向數據，通過本專利方法直接計算得到風引起的粗糙海面亮溫增量。與傳統的校正算法相比，本發明方法無需獲取輔助的風速數據且可以不用首先反演中間變量海表面風速。該發明方法的校正精度優于使用輔助的NCEP(美國國家環境預報中心)數據的校正精度。

本發明的一種使用后向散射截面校正粗糙海面亮溫的方法，其特征在于包括有下列步驟：

步驟一：散射計數據讀取和預處理；

從Aquarius衛星L2級數據中提取散射計水平發射水平接收后向散射截面數據記為scat_HH_toa；然后，對所述scat_HH_toa采用對數還原模型進行還原，得到還原后的水平發射水平接收后向散射截面數據Rσ_HH；

從Aquarius衛星L2級數據中提取散射計垂直發射垂直接收后向散射截面數據記為scat_VV_toa；然后，對所述scat_VV_toa采用對數還原模型進行還原，得到還原后的垂直發射垂直接收后向散射截面數據Rσ_VV；

步驟二：風向數據獲取及風向角度調整；

從Aquarius衛星L2級數據中提取出海面風向數據記為anc_wind_dir；

從Aquarius衛星L2級數據中提取出儀器方位角記為celphi；

然后利用風向校正模型計算得到相對衛星觀測的風向角度

若小于0°，則通過加上360°，使調整到0°～360°范圍內；

若大于360°，則通過減去360°，使調整到0°～360°范圍內；