利用smos卫星数据反演海洋盐度方法研究

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1、第２９卷第３期２０１４年６月遥感技术与应用ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＶｏｌ．２９Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１４引用格式：ＬｕＨｏｎｇｌｉ，ＷａｎｇＺｈｅｎｚｈａｎ，ＹｉｎＸｉａｏｂｉｎ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＳｅａＳｕｒｆａｃｅＳａｌｉｎｉｔｙＲｅｔｒｉｅｖａｌＭｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＳＭＯＳＤａｔａ［Ｊ］．ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２０１４，２９（３）：４０１－４０９．［卢红丽，王振占，殷晓斌．利用ＳＭＯＳ卫星数据反演海洋盐度方法研究［Ｊ］．遥感技术与应用，２０１４，２９（３

2、）：４０１－４０９．］ｄｏｉ：１０．１１８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－０３２３．２０１４．３．０４０１利用ＳＭＯＳ卫星数据反演海洋盐度方法研究卢红丽１，２，王振占１，殷晓斌１（１．中国科学院微波遥感技术重点实验室，中国科学院空间科学与应用研究中心，北京１００１９０；２．中国科学院大学，北京１０００４９）摘要：以星载微波遥感的辐射传输方程为基础，利用ＳＭＯＳ（土壤湿度海洋盐度）卫星的Ｌ１Ｃ级亮温数据，通过与辐射传输模型模拟的亮温进行对比，评估及验证亮温的数据质量，建立了海洋盐度反演算法。通过分析２０１２年７月东南太平洋区域（４５°～５°Ｓ，１４０°～９０°Ｗ）的下降轨道数据，发

3、现ＭＩＲＡＳ亮温与模型模拟亮温之间总是存在几Ｋ的系统偏差，即ＯＴＴ，因此提出了两种反演盐度的方法：一种是修正ＯＴＴ偏差，使用入射角０°～５５°的数据反演盐度；另一种是不修正ＯＴＴ偏差，使用大入射角范围３５°～５５°的数据进行盐度反演。再通过利用ＭＩＲＡＳ多角度信息，对亮温作二阶多项式拟合，减少随机噪声对反演的影响。最后采用最小二乘法，使得ＭＩＲＡＳ的二阶拟合亮温与模型仿真亮温最接近，迭代反演盐度值。并将反演结果分别与欧空局的Ｌ２级盐度数据产品和Ａｒｇｏ盐度数据进行比较，来验证反演算法。结果表明：修正ＯＴＴ之后全角度数据反演的盐度值在５０ｋｍ×５０ｋｍ范围内、卫星过境前后５ｄ，与

4、Ａｒｇｏ浮标盐度匹配比较的均值为１．３８ｐｓｓ，标准差为０．３５ｐｓｓ；不修正ＯＴＴ，直接利用大入射角范围３５°～５５°的ＭＩＲＡＳ亮温反演盐度，与Ａｒｇｏ盐度误差均值为０．０３ｐｓｓ，标准差为０．３３ｐｓｓ；同时欧空局的Ｌ２级盐度与Ａｒｇｏ盐度误差均值为０．２６ｐｓｓ，标准差为０．３８ｐｓｓ。可见利用大入射角范围的反演方法很好地反演了海洋盐度。关键词：海洋遥感；ＳＭＯＳ；综合孔径辐射计；盐度反演中图分类号：Ｐ７３１．２；ＴＰ７９文献标志码：Ａ文章编号：１００４－０３２３（２０１４）０３－０４０１－０９１引言辐射计，用于观测全球的土壤湿度和海水盐度，设计单次扫描盐度达到０．１

5、～１．５ｐｓｓ（ｐｒａｃｔｉｃａｌｓａｌｉｎｉｔｙ海洋盐度的观测对研究海洋的热盐环流和气ｓｃａｌｅ［１］）的精度，经过１０～３０ｄ的时间平均和２００候、海洋的科学研究有重要意义。在２００９年以前，盐度参数还没有实现从太空进行遥感监测，海水盐度遥感观测技术的发展远远滞后于研究的需要。这主要是受到技术的限制，盐度遥感的时空分辨率太低，达不到研究和监测的要求。２００９年１１月由欧空局发射的ＳＭＯＳ（ＳｏｉｌＭｏｉｓｔｕｒｅａｎｄＯｃｅａｎＳａｌｉｎｉ－ｔｙ）卫星，其唯一有效载荷Ｌ波段干涉式综合孔径微波成像仪（ＭＩＲＡＳ），是全球第一台在轨的星载微波ｋｍ×２００ｋｍ的空间平均

6、后达到０．２ｐｓｓ的精度，这能很好地补充已经存在的盐度就位测量［２］。本文首先对ＳＭＯＳ的Ｌ１Ｃ级亮温数据做质量评估，针对系统亮温偏差即ＯＴＴ提出两种盐度反演方法：第一种是先修正系统亮温偏差，再去掉亮温中海面粗糙度的贡献，修正大气辐射和海面反射的宇宙背景辐射，将平静海面亮温分量分离出来，分别对平静海面的垂直极化和水平极化亮温作多角度的收稿日期：２０１３－０４－０２；修订日期：２０１４－０３－２０基金项目：国家自然科学基金项目（４１０７６１１７）。作者简介：卢红丽（１９８８－），女，湖南临湘人，硕士研究生，主要从事被动微波遥感应用以及海洋遥感研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｈｏｎｇｌｉ８

7、８＠１２６．ｃｏｍ。通讯作者：王振占（１９６９－），男，河北青龙人，研究员，主要从事微波遥感新技术及应用技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｅｎｚｈａｎ＠ｎｍｉｒｓｌａｂ．ｃｎ。４０２遥感技术与应用第２９卷二阶多项式拟合［３］，利用拟合亮温的第一Ｓｔｏｋｅｓ参数（ＴＶ＋ＴＨ）进行盐度反演，最后采用最小二乘法进行盐度反演；第二种是不修正系统亮温偏差，选择入射角３５°～５５°的Ｌ１Ｃ数据，分离出平静海面亮温，对其分极化二阶拟合，再利用第一Ｓｔｏｋｅｓ参数反演盐度。最后对两种方法反演的盐度分别与