作者姓名：殷曉斌
　　論文題目：海面風(fēng)矢量、溫度和鹽度的被動(dòng)微波遙感及風(fēng)對(duì)溫鹽遙感的影響研究
　　作者簡(jiǎn)介：殷曉斌，男，1981年8月出生，2003年9月師從于中國(guó)海洋大學(xué)劉玉光教授，于2007年6月獲博士學(xué)位。

　　中文摘要

　　海洋微波遙感是物理海洋學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的交叉學(xué)科，海表面參量反演模式的研究成果在海洋監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。本文對(duì)海面風(fēng)矢量、溫度和鹽度的被動(dòng)微波遙感機(jī)理以及風(fēng)矢量對(duì)溫度和鹽度遙感影響進(jìn)行了深入研究，并對(duì)現(xiàn)有的微波遙感模型提出了改進(jìn)措施，并發(fā)展了海表面溫度和鹽度反演的新算法。因此，本研究對(duì)于提高我國(guó)海洋的微波遙感監(jiān)測(cè)水平具有科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　在海洋的被動(dòng)微波遙感模式研究中，海面發(fā)射率是一個(gè)關(guān)鍵物理量。然而，對(duì)于風(fēng)誘導(dǎo)的粗糙海面，海面發(fā)射率是與眾多參量密切相關(guān)的復(fù)雜函數(shù)；盡量減少與之相關(guān)的參量數(shù)目是改善現(xiàn)有的微波遙感模型和發(fā)展新算法的一個(gè)有效途徑。所以，在使用多波段微波輻射計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)反演海表面某個(gè)參量的模型研究中，需要透徹了解海面發(fā)射率與各種參量之間的關(guān)系，并通過(guò)某種手段消除其它因子對(duì)所反演參量的影響，以減少微波遙感的誤差，提高海表面參量的反演精度。
　　目前，現(xiàn)有的海洋微波遙感模型主要包括雙尺度理論模型和小斜率近似模型。作者詳細(xì)分析了兩種不同模型和對(duì)應(yīng)算法的優(yōu)缺點(diǎn)，深入調(diào)查了雙尺度理論模型中的若干因子包括毛細(xì)-重力波譜和海水相對(duì)電容率算法等對(duì)海表面參量反演誤差的影響。在透徹理解海洋微波遙感機(jī)理的基礎(chǔ)上，作者提出了減少雙尺度理論模型的反演誤差和提高計(jì)算速度的新方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)際風(fēng)場(chǎng)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)做出改進(jìn)以達(dá)到更具有實(shí)用價(jià)值。本文提出的新方法改善了現(xiàn)有的雙尺度理論模型；與全極化輻射計(jì)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚖indrad05與改進(jìn)的模型之間的比較證實(shí)了本文改進(jìn)的模型提高了雙尺度理論模型的準(zhǔn)確度。
　　根據(jù)全極化微波輻射傳輸理論，作者利用雙尺度模型建立了海面發(fā)射率和海面“亮溫”的反演算法，并利用美國(guó)發(fā)射的全球第一個(gè)星載“全極化微波輻射計(jì)”WindSat在軌測(cè)量數(shù)據(jù)反演了海面風(fēng)場(chǎng)、海表面溫度、水汽、液態(tài)水等大氣和海洋參數(shù)。研究結(jié)果初步驗(yàn)證了星載“全極化輻射計(jì)”遙感海面風(fēng)場(chǎng)矢量的能力。
　　當(dāng)風(fēng)向的方位角為0°~10°、160°~200°或者350°~360°時(shí)，如果儀器噪聲和大氣自發(fā)輻射大于衛(wèi)星觀測(cè)的第三和第四Stokes向量T3和T4的真實(shí)信號(hào)值，則容易將0°~10°區(qū)間的方位角反演為160°~200°區(qū)間的方位角，這就出現(xiàn)了順/逆風(fēng)向反演的180°模糊現(xiàn)象和誤差問(wèn)題。在利用Monte?Carlo方法的數(shù)值模擬對(duì)180°模糊現(xiàn)象進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，作者提出了根據(jù)第一次掃描的第一(the?first?rank)和第二(the?second?rank)風(fēng)向解和　第二次掃描的第一(the?first?rank)風(fēng)向解來(lái)最終確定風(fēng)向的新算法，新算法可以消除180°模糊現(xiàn)象帶來(lái)的誤差。
　　海表面鹽度的微波遙感不但依賴(lài)于海水的1.4GHz微波輻射特性，而且受海面風(fēng)誘導(dǎo)的粗糙海面附加效應(yīng)的影響。本文首先討論了平靜海面在1.4GHz的微波輻射特性。通過(guò)比較兩個(gè)不同的海水相對(duì)電容率算法模型對(duì)平靜海面鹽度反演的效果，發(fā)現(xiàn)海水相對(duì)電容率算法模型的準(zhǔn)確性對(duì)鹽度反演效果影響很大。平靜海面的“亮溫”對(duì)觀測(cè)角的偏導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值|?Th,v/?θ|在小觀測(cè)角時(shí)較小。因此，在小觀測(cè)角的條件下，傳感器觀測(cè)角的誤差引起“亮溫”誤差亦較小。由于飛機(jī)平臺(tái)的穩(wěn)定性較差，其抖動(dòng)引起的輻射計(jì)入射角的變化比較大，選擇小入射角反演鹽度有利于減小入射角誤差引起的反演誤差。
　　海面風(fēng)的觀測(cè)誤差嚴(yán)重地增加了海表面溫度和鹽度的遙感誤差。通過(guò)研究海面風(fēng)因子對(duì)海面自發(fā)輻射“亮溫”的影響，推導(dǎo)并獲得了海面風(fēng)矢量（包括風(fēng)速和風(fēng)向）與海表面的“亮溫”（T）以及風(fēng)誘導(dǎo)的“亮溫修正量”（ΔT）之間的簡(jiǎn)單關(guān)系式。根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，作者提出了一個(gè)新公式，可以消除了風(fēng)向?qū)}度遙感的影響。在此基礎(chǔ)上，還提出了利用微波輻射計(jì)的單衛(wèi)星、多角度的觀測(cè)技術(shù)和反演海表面鹽度和溫度的算法。在這個(gè)算法中，風(fēng)對(duì)海表面輻射影響已經(jīng)被剔除，風(fēng)速和風(fēng)向不再是反演算法的輸入?yún)?shù)。因此，該算法不受制于海面風(fēng)導(dǎo)致的誤差。這樣，為利用單衛(wèi)星、多角度微波輻射計(jì)監(jiān)測(cè)海表面鹽度和溫度提供了一個(gè)新途徑。

　　關(guān)鍵詞：??被動(dòng)微波遙感，海面風(fēng)，海表面溫度，海表面鹽度，算法