衛(wèi)星微波遙感海表鹽度數(shù)據(jù)誤差分析及陸地污染校正.pdf

1、海洋鹽度是影響水循環(huán)、大氣環(huán)流和全球氣候的重要海洋動力學(xué)參數(shù)。隨著兩顆海洋鹽度測量衛(wèi)星SMOS和Aquarius/SAC-D的相繼成功發(fā)射，微波遙感海表鹽度的精度在開闊海域已達(dá)到應(yīng)用的精度需求，但在某些區(qū)域例如海岸和兩極仍然存在不可忽視的誤差。本文基于海表微波輻射模型和海表鹽度反演算法，分別對鹽度反演精度、衛(wèi)星鹽度測量方法與數(shù)據(jù)產(chǎn)品、陸地污染的影響與校正進(jìn)行了分析。主要研究內(nèi)容包括以下幾方面。
　　本文根據(jù)建立的海表微波輻射傳輸模

2、型和海表鹽度反演算法，對影響鹽度反演精度的誤差來源（海表溫度、海面風(fēng)場、泡沫覆蓋及測量亮溫的誤差）進(jìn)行了分析，對SMOS鹽度測量精度的仿真分析驗證了，10天平均下1°×1°和2°×2°的空間分辨率可以達(dá)到0.2psu和0.1psu的鹽度測量精度。接著利用SMOS-L1c亮溫數(shù)據(jù)和對應(yīng)的輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行了全球鹽度反演，反演結(jié)果同SMOS-L2鹽度數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)58％的數(shù)據(jù)差異小于0.1psu，分析了兩者的差異以及引起差異的原因。
　　SM

3、OS和Aquarius同為L波段海洋鹽度遙感衛(wèi)星，但由于兩顆衛(wèi)星觀測方式的不同，SMOS使用的唯一載荷為二維綜合孔徑輻射計MIRAS，而Aquarius采用的是實孔徑輻射計加散射計的主被動聯(lián)合觀測，因而兩顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理算法不同，進(jìn)一步導(dǎo)致了他們數(shù)據(jù)產(chǎn)品的差異。通過SMOS和Aquarius的L3級鹽度數(shù)據(jù)產(chǎn)品之間的對比和與Argo浮標(biāo)鹽度數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn)，兩顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)在月平均處理后相關(guān)程度有所提高。全球范圍下，Aquarius鹽度的測

4、量精度優(yōu)于SMOS；而在開闊海域，SMOS的表現(xiàn)則優(yōu)于Aquarius；在靠近海岸的區(qū)域，Aquarius的測量精度則明顯高于SMOS。
　　本文的一個主要研究方向是陸地污染對亮溫測量的影響。近海的SMOS數(shù)據(jù)由于陸地的污染而存在大量的誤差。將SMOS測量亮溫中海面風(fēng)場、海表溫度和極化的影響抑制后，發(fā)現(xiàn)由陸地污染引起的SMOS亮溫誤差隨距海岸距離的增加呈下降趨勢。為了說明陸地污染對近海亮溫的影響的原因，根據(jù)具體的地球物理參數(shù)和SM

5、OS/MIRAS的天線陣列參數(shù)建立了SMOS近海亮溫測量模型。仿真結(jié)果和SMOS數(shù)據(jù)的趨勢吻合。當(dāng)距海岸距離小于40km時，由于輻射計天線主瓣觀測到了陸地，而陸地的溫度要比海洋高得多，因此導(dǎo)致亮溫誤差值很高。在距離小于40km范圍內(nèi)，由于天線主瓣漸漸遠(yuǎn)離陸地而去觀測海洋，所以亮溫誤差隨距離的增加而急劇減小。當(dāng)距離超過40km，近海亮溫誤差仍然存在，這是因為天線近旁瓣仍觀測到陸地并對亮溫有不可忽視的影響。在40~400km的距離范圍內(nèi)，天

6、線的近旁瓣漸漸離開陸地，亮溫誤差也隨距離的增加緩慢減小。當(dāng)距離大于400km后，由于天線遠(yuǎn)旁瓣對亮溫誤差的影響十分微弱，所以陸地污染引起的亮溫誤差值漸漸趨近于0。
　　基于陸地污染的分析，提出了近海區(qū)域的陸地污染校正方法，并選取了中國南海區(qū)域的亮溫和鹽度數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。首先，分析了中國南海區(qū)域的亮溫隨距海岸距離和入射角的變化趨勢，由于中國南海屬于RFI污染區(qū)域，所以先統(tǒng)計了區(qū)域內(nèi)的亮溫異常值，并將距離大于40km的亮溫異常值進(jìn)行剔除