[发明专利]一种盐度卫星K波段亮温数据反演陆表温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波遥感领域，主要涉及的是一种盐度卫星K波段亮温数据反演陆表温度的 方法。

背景技术

地表温度作为地表-大气间长波辐射与湍流热通量的直接驱动要素，是地表能量与水分 平衡物理过程中最重要的参数之一。地表温度同时也是很多环境模型的重要参数，在大气与 地表的能量与物质交换、天气预报、全球洋流循环、气候变化等研究领域有着非常重要的应 用。同时，地表温度本身也是一个非常重要的地球物理参数，获取区域尺度(几公里到几十 公里)的陆表温度信息，有助于提高对该地区陆气交互作用机理的理解，从而更好的服务于 该地区乃至整个中国、亚洲及全球的气候变化监测。

在被动微波遥感反演领域，对于地表温度影响的校正目前主流的方法有以下几种：通过 多个通道的卫星观测，同时反演土壤水分及土壤温度等地表参数，但是这种多参数求解的过 程无法从物理机制上解释地表的任一参数值变化引起的卫星观测值变化，调整任一参数都可 以满足代价函数要求，因此该方法不仅计算效率低而且可能会存在多解的问题。同时还有通 过模拟实验结果指出地表温度不宜与土壤水分同步估算，因为这会增加反演过程中的不确定 性。因此，此类估算地表温度的方法现在已经使用不多。其次，研究者还利用其他遥感数据 如MODIS的温度产品或者模型输出的温度模拟值代替地表温度，如目前SMOS土壤水分反 演算法中地表温度就是利用欧洲中期天气预报中心ECMWF模型中输出的0～7cm的土壤温 度，但是这种方法增加了算法对辅助数据的依赖性，而且不同卫星或者模型之间在数据上的 时空一致性也难以保证。虽然MODIS的热红外波段也常被用来反演地表温度，但是热红外 非常容易受到云雾的干扰且在植被覆盖区信号也易被衰减。其中前者的影响更为突出，因为 陆地表面平均50％的区域被云层覆盖，因此极大的限制了此方法的应用。

海洋盐度探测卫星有效载荷包括L、C和K波段微波辐射计，可以为海洋、减灾、农业 以及气象等多个行业和业务部门提供服务。

虽然盐度卫星是为获取海洋盐度而设计，但其获取的数据在陆表表面也将有重要的应用 价值，如获取陆表温度和土壤水分等。盐度卫星频率设置是L波段(1.415GHz)、C波段 (6.9GHz)和K波段(18.7GHz和23.8GHz)，均包括H和V两种极化方式。因该卫星并未 设置36.5GHz或37GHz(Ka波段)辐射计观测频段，所以国内外现有基于Ka波段的方法 无法用于获取陆表温度信息。

发明内容

本发明基于已有AMSR-E卫星数据和地面实测陆表温度数据，提出了一种利用盐度卫星K 波段(23.8GHz)V极化数据反演陆表温度的方法，并与传统Ka波段(36.5GHz)陆表温度的反 演结果进行了比较。结果表明，基于该方法方法，盐度卫星K波段(23.8GHz)V极化亮温数据 能有效反演陆表温度。

该盐度卫星K波段亮温数据反演陆表温度的方法包括如下步骤：

(1)将CAMP/Tibet，玛曲及那曲三个实验区的地表土壤温度观测的数据，与同时期的 AMSR-E23.8GHzV极化亮温数据建立模型：T＝0.767×BT_(23.8，v)+76.893；

(2)获取盐度卫星数据，从数据文件中提取K波段(23.8GHz)V极化亮温数据BT_(23.8，v)； 根据上述模型计算陆表温度T。

优选的是，所述模型与实测数据的相关系数为0.87，均方根误差为3.94K。

附图说明

图1为AMSR-E辐射计23.8GHzV极化亮温与同时期的CAMP/Tibet地表温度数据的时间序列 比较。

图2为23.8GHzV极化亮温与地表温度统计回归模型。

图3为Ka波段(36.5GHz)V极化反演模型。

具体实施方式

卫星数据：AMSR-E共配置有6个波段，具体为6.9GHz，10.7GHz，18.7GHz，23.8GHz， 36.5GHz与89GHz，每个波段均提供双极化观测。其中，6.9GHz、18.7Ghz和23.8GHz与盐度 卫星相同，所以，本发明利用盐度卫星K波段(23.8GHz)数据发展的陆表温度估算方法，是 利用现有AMSR-E数据验证其有效性。