[发明专利]一种海冰表面粗糙度的遥感估算方法

说明书

本发明涉及海冰表面粗糙度的遥感估算方法，基于被动微波卫星遥感数据，分析极地海冰表面粗糙度的时空分布和区域特征。步骤包括从AMSR‑E数据中提取海冰密集度信息和不同频率、不同极化方式的亮温；通过海冰密集度信息和已知海冰表面和海水表面反射率信息，获得冰水混合像元的表面反射率；根据混合像元的表面反射率信息和亮温，获得海冰温度；通过海冰温度和不同频率、不同极化方式的亮温，获得不同频率、不同极化方式的表面反射率信息；最终基于一种非相干方法的半经验模型，获得海冰表面粗糙度。本发明能够快速、高效地从AMSR‑E数据产品中获取极地海冰表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及一种海冰表面粗糙度的遥感估算方法，属于遥感地学应用技术领域。

背景技术

海冰覆盖全球海洋的5％-8％，是全球气候系统的重要组成部分。海冰变化对地球表面能量收支、大气环流、降水和水汽通量、云、地球淡水和全球温度至关重要。海冰表面粗糙度对海冰/雪表面的微波辐射具有很大的影响，有关海冰表面粗糙度的研究日益受到科学界的关注。

星载被动微波传感器对全球海冰进行了全面和持续的观测。先进的微波扫描辐射计(The Advanced Microwave Scanning Radiometer，AMSR)和地球观测系统AMSR(EOS；AMSR-E)传感器对检测极地海冰覆盖和评估历史卫星数据的质量发挥了重要的作用。

美国国家冰雪数据中心(National Snow and Ice Data Center)提供AMSR-E L3级25km分辨率亮温和海冰密集度产品，该产品包括不同频率(6.925GHz、10.65GHz、18.7GHz、23.8GHz、36.5GHz和89.0GHz)、不同极化方式(水平极化和垂直极化)下的南北极亮温和海冰密集度数据。亮温和海冰密集度数据对反演海冰表面粗糙度具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对实地测量海冰表面粗糙度的困难，提供一种基于AMSR-E亮温和海冰密集度数据反演海冰表面粗糙度，能够快速、高效地从AMSR-E数据产品中获取极地海冰表面粗糙度。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种海冰表面粗糙度的遥感估算方法，包括以下步骤：

第一步、准备数据：获取研究区域AMSR-E传感器海冰密集度数据和6.925GHz频率、垂直极化方式下各像元的亮温，以及获取AMSR-E传感器在指定频率、两种极化方式下各像元的亮温，所述两种极化方式为垂直极化和水平极化，指定频率为6.925GHz，10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz，89.0GHz中任意一种；

第二步、根据已知的6.925GHz频率垂直极化方式下海冰表面反射率R_R,V(6.9)_ice和海水表面反射率R_R,V(6.9)_water，第一步中获取的各像元海冰密集度IC，计算冰水混合像元的表面反射率R_R,V(6.9)，冰水混合像元是指海冰密集度IC>0的像元，冰水混合像元的表面反射率计算公式如下，

R_R,V(6.9)＝R_R,V(6.9)_ice+[R_R,V(6.9)_ice-R_R,V(6.9)_water]·(1-IC)

第三步、根据AMSR-E传感器6.925GHz频率垂直极化方式下的亮温T_B,V(6.9)和表面反射率R_R,V(6.9)，获取各像元海冰温度T_S，计算公式如下，

T_S＝T_B,V(6.9)/[1-R_R,V(6.9)]