[发明专利]一种使用后向散射截面校正粗糙海面亮温的方法

说明书

本发明公开了一种使用后向散射截面校正粗糙海面亮温的方法，该方法应用于海洋微波遥感中的盐度遥感，用于粗糙海面亮温校正，适用于Aquarius卫星的主被动联合观测体制，与原有的先利用散射计反演海表风速或获取辅助风速，再用风速校正海面粗糙度对亮温的影响不同，该方法直接利用散射计观测的NRCS和辅助的海表风向信息，校正海表粗糙度对海面亮温的影响，无需使用辅助的风速数据对海表面亮温进行校正，该方法使用的参数更少、精度更高，且该方法处理过程简单、成本低、精度高、易于操作。

技术领域

本发明涉及一种海洋微波遥感领域的海表盐度反演方法，更特别的说，是指一种使用后向散射截面校正粗糙海面亮温的方法。

背景技术

海表面盐度的观测对于研究和预测全球的气候变化、以及大洋环流和海洋水团的监测和预报等有着重要的意义，海表面盐度的分布与海水蒸发和降雨时空变化有密切关联。卫星盐度遥感是获取全球范围、长时序、宽覆盖的海表盐度数据的最有效手段。Aquarius卫星(即宝瓶座卫星)是一颗专为盐度遥感设计的卫星，它采用主被动联合的观测手段，将1.26GHz的散射计和1.413GHz的辐射计联合对海面同一位置采用同一角度进行观测，并计划反演获得150km分辨率，月平均的精度优于0.2psu(实用标准盐度单位)的全球海表盐度数据。

辐射计观测得到的亮温中不仅包含盐度变化的影响，还包括其他因素的影响，其中，海表粗糙度对亮温的影响是盐度遥感精度提高的最主要限制因素。以往的粗糙度校正方法需要先利用散射计反演海表面风速或获取其他辅助风速，再利用风速校正亮温，该方法一方面步骤繁琐，另一方面更容易引入模型误差。而Aquarius卫星使用辐射计和散射计对海面同一位置利用相同角度进行观测，那么，就可以利用散射计观测得到的后向散射截面数据(简称为NRCS，normalized radar backscatter cross section)直接对亮温进行校正，而不用首先反演风速。

发明内容

为了校正海表盐度反演时对海表亮温的影响最主要的海表粗糙度影响，本发明提出了一种使用后向散射截面校正粗糙海面亮温的方法。该方法基于Aquarius卫星主被动联合观测体制，利用同入射角同方位角观测的辐射计和散射计，利用散射计观测的后向散射截面和辅助的风向数据，通过本专利方法直接计算得到风引起的粗糙海面亮温增量。与传统的校正算法相比，本发明方法无需获取辅助的风速数据且可以不用首先反演中间变量海表面风速。该发明方法的校正精度优于使用辅助的NCEP(美国国家环境预报中心)数据的校正精度。

本发明的一种使用后向散射截面校正粗糙海面亮温的方法，其特征在于包括有下列步骤：

步骤一：散射计数据读取和预处理；

从Aquarius卫星L2级数据中提取散射计水平发射水平接收后向散射截面数据记为scat_HH_toa；然后，对所述scat_HH_toa采用对数还原模型进行还原，得到还原后的水平发射水平接收后向散射截面数据Rσ_HH；

从Aquarius卫星L2级数据中提取散射计垂直发射垂直接收后向散射截面数据记为scat_VV_toa；然后，对所述scat_VV_toa采用对数还原模型进行还原，得到还原后的垂直发射垂直接收后向散射截面数据Rσ_VV；

步骤二：风向数据获取及风向角度调整；

从Aquarius卫星L2级数据中提取出海面风向数据记为anc_wind_dir；

从Aquarius卫星L2级数据中提取出仪器方位角记为celphi；

然后利用风向校正模型计算得到相对卫星观测的风向角度

若小于0°，则通过加上360°，使调整到0°～360°范围内；

若大于360°，则通过减去360°，使调整到0°～360°范围内；