卫星海洋学复习题

简介卫星海洋学（satelliteoceanography）是利用卫星遥感技术观测和研究海洋的一门分支学科。卫星海洋学兴起于20世纪70年代，它是卫星技术、遥感技术、光电子技术、信息科学与海洋科学相结合的产物。笼统地讲，它包括两个方面的研究，即卫星遥感的海洋学解释和卫星遥感的海洋学应用。卫星遥感的海洋学解释涉及到对各种海洋环境参量的反演机制和信息提取方法的研究，卫星遥感的海洋学应用涉及到运用卫星遥感资料在海洋学各个领域的研究。涉猎内容（l）海洋遥感的原理和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外和微波）在大气和海洋介质中传输的规律、以及海洋的波谱特征。（2）海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。（3）满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究、以及传感器噪音水平的要求。（4）反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。卫星遥感所获得的海洋数据具有观测区域大、时空同步、连续的特点，可以从整体上研究海洋。这极大地深化了人们对各种海洋过程的认识，引起了海洋学研究的一次深刻变革。卫星遥感资料和卫星海洋学的研究成果在海洋天气和海况预报、海洋环境监测和保护、海洋资源的开发和利用、海岸带测绘、海洋工程建设、全球气候变化、以及厄尔尼诺现象监测等科学问题上有着广泛的应用。原理卫星在遥远距离通过放置在某一平台上的传感器对大气或者海洋以电磁波探测方式获取大气或者海洋的有关信息，这个过程称为遥感。海面反射、散射或自发辐射的各个波段的电磁波携带着海表面温度、海平面高度、海表面粗糙度以及海水所含各种物质浓度的信息。传感器能够测量在各个不同波段的海面反射、散射或自发辐射的电磁波能量，通过对携带信息的电磁波能量的分析，人们可以反演某些海洋物理量。传感器的遥感精度随着卫星遥感技术的发展在不断地提高，目前正在接近、达到甚至超过现场观测数据的精度。应用海洋表面是一个非常重要的界面。海洋与大气的能量交换都是通过这个界面进行的;海洋内部的变化也会部分地透过这一表面表现出来。运用计算机三维数值模拟和卫星遥感数据同化技术，人们就可以通过获得的海洋表面遥感信息，了解海洋内部的海洋学特征和物理变化过程。遥感监测海面的空间分辨率与电磁波的波长有关，可见光与红外辐射计获得的遥感图像具有更好的空间分辨率。虽然云的覆盖阻挡了可见光波段电磁波的透过，但是能够穿透云层的微波遥感弥补了不足。总之，可见光和红外遥感满足了人们对较高的空间分辨率监测的需求，微波遥感满足了人们对全天候监测的愿望。目前，运用卫星、航天飞机和普通飞机遥感技术，人们实现了对海表面温度(seasurfacetemperature)、海表面盐度(seasurfacesalinity)、海平面异常(sealevelanomaly)、海流(oceancurrent)、海表面风(seasurfacewind)、海浪(seawaves)、海洋内波(oceaninternalwaves)、悬浮物浓度(suspendedmatterconcentration)、叶绿素浓度(chlorophyllconcentration)、色素浓度(pigmentconcentration)和水色(oceancolor)等多种海洋要素的监测，以及大气剖面温度和湿度(atmosphereprofiletemperatureandhumidity)、垂程水汽含量(verticalwatervaporcolumnthickness)、可降水量(totalcolumnprecipitablewatervapor)、气溶胶光学厚度(aerosolopticalthickness)等许多海洋和大气要素的监测。因为能够获取长时间、大范围、近实时和近同步监测资料，卫星遥感在海洋监测和研究中正在发挥越来越大的作用。然而，卫星遥感数据并不能完全取代传统的海洋学观测。例如，海洋内部垂直断面的测量必须依靠浮标或其它传统海洋学观测技术。卫星遥感数据与传统海洋学现场观测数据是互补的关系。利用卫星数据传输设备，浮标数据和许多其它现场海洋学观测数据可以实现近实时获取。通过卫星对全球范围海洋进行的实时、全方位和立体的遥感监测，能够获得多种稳定可靠的长期观测资料。海洋观测资料是人类开发、利用和保护海洋的重要基础。卫星遥感技术作为获取海洋观测资料的重要手段，已经得到广泛的应用。50100150200250300350图1：2001年全球海表面温度的年平均等温线

05010015020Q25D30035D-75-65-55-45-35-25-15-55152535图2：1998年1月的月平均海表面异常的图像图1是利用美国NOAA国家海洋资料中心提供的卫星数据制作的2001年全球海洋的年平均海表面温度(SST：SeaSurfaceTemperature)的等温线图像，图中纵坐标代表纬度，横坐标代表经度，色标(colorbar)的单位是°C(摄氏度)。该图清晰显示了西太平洋热带暖水区的范围和温度大小。西太平洋热带暖水区向大气输运的热通量对于全球海洋大气热循环有举足轻重的影响，它的范围和温度变化与厄尔尼诺(ElNifto)事件有密切关联，因而是科学家监测的重要目标。图2是利用美国宇航局喷气推进实验室提供的TOPEX/Poseidon卫星高度计观测资料制作的1998年1月的月平均全球海表面异常(SSA：SeaSurfaceAnomaly)图像，图中色标的单位是cm。该图清晰显示了西太平洋热带暖水区海平面的降低和热带东太平洋海表面的增高，这是在厄尔尼诺事件中发生的典型现象。为什么海洋表面在卫星海洋学中非常重要？海洋表面是一个非常重要的界面。海洋与大气的能量交换都是通过这个界面进行的；海洋内部的变化也会部分地透过这一表面表现出来。运用计算机三维数值模拟和卫星遥感数据同化技术，人们就可以通过获得的海洋表面遥感信息，了解海洋内部的海洋学特征和物理变化过程。概念理解：卫星轨道倾角、星下点、节点、升轨、降轨、升轨点、降轨点卫星轨道倾角：卫星自转轴和通过卫星的中心垂直于公转轨道平面的线之间所夹的角度星下点：卫星在地球表面的投影（或者卫星的天底点）；节点：卫星星下点轨迹与赤道的焦点；升轨：当卫星由南向北运动时；降轨：当卫星由北向南运动时；升轨点：卫星由南向北运动穿过赤道时，卫星星下点轨迹与赤道的交点；降轨点：卫星由北向南运动穿过赤道时，卫星星下点轨迹与赤道的交点；*升轨点和降轨点统称节点。太阳同步轨道定义、特点定义：卫星的轨道平面以地球的公转速率围绕太阳旋转特点：卫星每天以相同方向经过同一纬度的当地上空；卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过。地球同步轨道和地球静止轨道区别地球同步轨道：在这轨道上进行地球环绕运动的卫星或人造卫星始终位于地球表面的同一位置。它的轨道离心率和轨道倾角均为零。地球静止轨道：卫星或人造卫星垂直于地球赤道上方的正圆形地球同步轨道。是特殊的地球同步轨道。区别：（1）轨道倾角有区别．地球静止轨道一定在赤道平面上；而地球同步轨道平面可与赤道平面成一不为零的夹角。2）观察者看到的现象不同．

在地球同步轨道上运行的卫星每天在相同时间经过相同地方的天空，对地面上观察者来说，每天相同时刻卫星会出现在相同的方向上.在一段连续的时间内，卫星相对于观察者可以是运动的.而处于地球静止轨道上运行的卫星每天任何时刻都处于相同地方的上空，地面观察者看到卫星始终位于某一位置，保持静止不动.(3)星下点轨迹不同.卫星运动和地球自转使星下点在地球表现移动，形成星下点轨迹.地球同步卫星的星下点轨迹是一条8字形的封闭曲线，而地球静止卫星的星下点轨迹是一个点.轨道周期、重复周期、传感器重复周期、再访问时间定义轨道周期：相邻两个升轨点之间的时间间隔重复周期：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后回到原地上空时所需要的天数。卫星的重复周期也被成为卫星地面轨迹的重复周期。对于采用循环轨道的卫星，重复周期等于3循环周期。如：高度计卫星的重复周期和循环周期经常被等价使用。传感器重复周期：卫星装载的传感器对目标完成一次全部或全球覆盖的时间周期。再访问时间：地球上某一局部地点被传感器先后两次观测的时间区间。再访问时间与观测地点的纬度有关。对赤道地区的再访问时间长于高纬度地区的再访问时间。光学仪器和微波雷达的角分辨率、空间分辨率昭4-4昭4-4曲廊上两个蛍吧点:A和円虑凸逹議的慌平面理戌朗可主全井鮮的角分辨率：能够使两个像元恰可分辨的两个物体之间的角距离Qk=1.22A/D空间分辨率：能够使两个像元恰可分辨的两个物体之间的空间距离

水平极化和垂直极化定义设一个参考平面由两条直线确定，一条是入射或离开海面的电磁波束所在的直线，另条是海表面的垂线。对于线性极化的辐射：水平极化的电场与参考平面垂直，垂直极化的电场与参考平面平行。立体角详细推导cy如〔5C5Fdfi——sinf闊臼护gl5-2显示cy如〔5C5Fdfi——sinf闊臼护gl5-2显示T立悴窗的雄JU如图所示，A代襄波訓LdA代爰辐射电磯液的徹分面积元。個设电醸渡从披源dA自爰辎射，到达洋径为R的球面的「个载東对应葫一诽宜怵角微分元u谏宜体命微分元对应的小面积元是ffi5-2立炼対的童义立体鬻的徽分如被表达为式申立体角口采用宣体箱亂度sr作为它的单也一个球面的取休鸽是*iflil「强SlJJtfdfl=4nsrdtS=BE*£(C=(FJSdy)•(QB{J9)—3d}>)・((5BdS)=i?2sini胆机申C5-5)天顶角、观测角E5-3显菇了卫星观测方向的皓度和龙阳相对于卫星扫攜点的為度，图中a.是舰3M(viewangle)是卫星天顶角(satelliteaenithangle),c超太阳天顶角fsobxxeoith»Rgk)卫星的观测倉描述卫星观测方向与星下点海面法线之间的夹宦。卫星天顶角描述卫星规测肓向与被观測梅両注践之阖的夹炳，也称対观测的夭顶角，A

射angle)和卫星天顶角是相同的概念，它们与卫星的观测角ifi似相

竽，因而径當被温淆便用-太阳天顶角牝表衣阳创秋观测海面的光束方简与戡观测拇面法线之闾的夹瀚・图观测拇面法线之闾的夹瀚・图E-3卫星观繪方向的角庚利女PH拥对于卫星扫描点的始度辐射通量、辐射强度、辐亮度、辐照度、发射率、菲涅耳反射率、朗伯表面辐射通量：fejeilMCradiantfl口心®捷单位时阖里通过一个血积的能量*单位是瓦特八W=1J・厂J,即歼爭(5-8)辐射强度：输射强度(rfidhnttensity)Z的单位是W・3r"\它优表一个点光源在特定方庖上单位立体角的辐射通址’即辐亮度：轴亮度川朗氓)1表示沿辐射方向单拉面积抑单位立慷甬的辐射通址’它的定文是式中〃是观测的天顶角，创號呂砂是与波束方向垂直的面积元“辐亮度£的单拉W*mE*sr_1B辐照度：辐照度(iradiance)示通过单悅茴稱的辐射通圮，它的定义是发射率：r(n发肘^(emis&ivity^tiA)的定罠是式中是与立悴曲无关的发射度「£＜小是辐肘源窗射的辐与菠射源具有相同温度的黑体的益射度廿尽庇仇)足与辆射瀰具有相同溫鷹的黑悴安射的辐赠鹰+黑体时发肘宰等于1，朋有非隔体的发射率鄙盼于■欣发射率也皺称为一平物体的灰度中灰度用于鉴刷一吓物悴与黑体的罪近程度’菲涅耳反射率：两介质界面处的菲滉耳反射聿(Fre站诅血曲I洵pG妙硏被定咒为反射的辐豆度吕人射的輛亮度之出：(5-24>丄tIA+P护)

厶CA(5-24>式中L代表输亮度,L的下诽标i优表入射y代表反射“如果不考虑立体肃和与之相关的皐亮盛，那么只能潯慮轴照度.这时，啊价质界面赴的反射率rCBfet定史为反射的辐頤度与入射的辐愿度之比:心*谿一舰堆.我们■«用P袤示与立体角相关的反射率，使用F我示与立低角无关的反射率B朗伯表面：桓用匸代表一个物体表面自发辐射或者反射的电磁渡的辐亮度『如果L不是巒和0的函数「这祥的表面被称为齟伯表面(Umbertsurface)*朗伯崖律(Umberthw)表达的事实是'就伯表面从不同方苛看足•-样亮的。对应于面祖是A的朗怕表面，辎射邇凤是CQS盹ill曲毎=匚如CQS盹ill曲毎=匚如tfdn—AL:n■J<5-2&)朗帕表面自发辐射或反射的辐亮度屋(5-30)1=±(5-30)匚™A朗怕表血自发辎射或反射的辐離度是由(5-30)式和朽-31)式可知，朗怕表面反射的辐朋度与碍亮展之比零于血具有朗怕表而的福射物捧世称为余弦瑚肘体(込2爲血tor儿公式(5-30)表明,余弦辐射体的辐亮庚L在各方冏上相铮且与旧无英*但是，余滋辐射体的蘭射蛊度IW与&的余弦有萤:1(5)=ILeasSdA=L4cDadosS=/<>cos3(5-32)JATC所以*朗伯定律也祢为朋怕余味定律(Lamlwitcosinelaw)□只有愿协才星完全理損的余眩辐射体■它的表面才是遐想的朋怕表面亠丈阳似圆盘而不憾球，说明它蚯似于朗伯表面.基尔霍夫定律、两介质界面处的基尔霍夫定律•第一种叢达’如呆介庾处壬局超热力学平衡条件下，那么它I/收能量的速带和辐射能臺陷速*相零，即e(九)=a(X)它既可仮用于两介质界血处，也可应用于某介质内部。式屮&是介质他发射率，制是吸收率二如果该式不满足，就会导致介质变热或者菱冷，这违反了局部热力沿衡条牡.•另一种等价表达：M(l.T)=a(X)M(X.T)lBLACK体，共求度等于吸收率呂(A),也等于发射率e(A),•用耳勰耳耳射率p〔扎出甲)代替反射率「IAJ,则e(丸,0冲)=1-p(X?0,<j>)此公式是仅适用于两介质界面处的基尔霍夫定律在达式，它表达&川用热力学干丨古了°在海我面温產、海袁面盐度和海面风葩遥感中，人们经常使用这个公式。•丈气某些成莎对于某些波段的屯磁波貝有较强吸收能力，形成了大气吸收带.忽略丈气的漫揽射率，大气发射率爭十大气吸收睾’大气发射率眛"月)等丁■［减去大气透射率1(M):即eA(?L39)=1-t(Z,G)公式足仪适丿」于介圧内嗒的恭尔疋夭花律表运式，屋现1特征’它可冋用于大％垂白剖面温庚和湿惟的遹感4Lg6,如T)=e(X?B冲)L(X,比如T)」•与基尔霍夫定傑相结合，此公式能够解释许笏海洋大气的遥感埋论问题

黑体定义、瑞利-金斯定律成立条件及公式、维恩位移定律公式黑体黑体是理想辐射体，黑体发射的辐亮度只与温度冇天。如果-卜物体的发射率e零于“那么该物体是庶计r如果-个物体的发射率吝小于1,那么该物体就是以(graybody),它的发射率总俗称£°如果知道•个物悴的灰度,.又知道与该物体具有相冋棍度的黑体发射的辐亮度，则根据下武朋知道了它发射的辐主度。L(X,0,札T)=巳(入,9,t)L(X?0，4>T)lBLACK在可见光和近红外波段，地球和克阳农面的发射率接近仁所以…任可见光汕近红外波段范围内,地球和太忸兀以近似地看件黑体。宇宙中的刊"(blackhole)不是黑体.黑洞的吸收率尊于1,发射率導于山不满足某尔霍夫定律的条杵，它的质量和能量在不断地增加，并不保持平衡“瑞利-金斯定律：瑞利-金斯定律：维恩位移定律公式：—=b/T在普朗克定律中，令dL(A)/dA=0,可茯得对应着辐亮度L(A)<—=b/T这就是维恩位移定律口式中b=2.8978^1O'3m■Ko根据此定律，而温度越高的黑体的辐射峰值对应的彼长越低"所以，如果观测温度更高的太阳喷射利太阳风暴，科学家需要便用波长更熄的X•射线照相机捋摄太阳表面照片"13.太阳辐射和地球辐射特征(图5.5)I丸阳辐射近似6UUUK的黑体辐肘|能量集中在乩3~2.5uh波段之间，(可见光和近红夕卜)地球自身热辐射近似3叫1<的黑依辐射，能量臬中在6.0呃以上的波段.(热红外)14.亮温定义如果已知海面发射的辐亮度，那么直接代入普朗克辐射定律经过计算可以获得一个黑体等效辐射温度。这样获得的温度不是真实的海表面温度(SST),它被称为海面亮温或称为黑体温度TB。T(k,9,(|>,TSST)=e(k,0,0)1^式中TUAvJsst)代表海表面之上的传感留能够探测剎的完温，它可能是

波乐海衣而的热力学温度和立彳本角的函数；Tsst是海表面-个薄层海水的复折射率和复相对电容率关系、菲涅耳反射率和菲涅耳反射系数关系由电確址注动方程的解仍-知式丫塩折射率w与相对电容率叭之间存在如并=斥7(5-55)菲涅耳反射TCFrtsndrcileccanGe)^被規丈为反射电戲波的辐蛊攪与人脏皑磁液的辐亮度之比。因为辐亮度与电场振需的靈对值的平方ffilEtE,所以菲程耳反财率零于菲淫耳系数的绝对值的平方桂复折射率实部和虚部意义星折射率(rampl«xin-dennfrcfractian)的表达式如卜t口=d—-L)式中*实部卅'表示皑磁渡在两介质的界面传播速度和方向的变代■虚部『表示电磕疲在介质内部传播的谨卸程度匸上贞式中黑体的n代表复折射率，菲黑体的rf代表复折射率的实•部口可见光在牢气、玻璃、纯水和海水等介质内传幡吋的哀减较小°对于可见光“在推导菲涅耳公式时，可以忽略已I衰减并因此忽略复析射部&然而，锻注在纯水和海水等介质内传播时哀减很大，不能忽略微波在这些介质屮传播屮的衰减，故o如果不能忽略复折射率的虚部,在斯奈尔折身寸公式和菲涅耳公式屮就卞能佚用门代替nt菲涅耳反射率公式在历史上针对可见光导川，简单地将菲涅耳反射率公式扩展到微波波段并不完全1E确.根据电儘波的电场和碱场在海■气界而的连续性原理，考虑了电磁波在介质内传播时的衰减，即没有忽咯笈折射率的虚部，我们获得了上述菲W[■&式皮层深度、穿透深度、吸收深度定义、使用范围皮层深度：在电场强度的表达公式＜£-引内，如果在盂=誌处的电场强鹿EtG显》痕减为初始憤爲3,心的”切那么我们定义从事=0到容=£皿的距离为皮展探度(乱祖矗戸凸九gSeJi自計对ffi&?JgTe^2.71828fl将爲S»EgQ、扛代人公式＜6-5)r得规区边血=♦又琴虑到电场强度的衰咸慕如焉与車折射率的慮部「之间的芙寒”有C6-6)式中比山被称为皮层深度・穿透深度：与赢浚相出■虽然可见光衽海水中复折射率的虚醉『要小棍多I但是也不可以翘略不讦.在海洋光学和初怨生产力的研究中，人们便用穿透深厦知描述可见光和it押光左晦水中的衰as^GwdoHTisga).如果在疋』如处的辐腿度EQ洛轉〕最圖为初始值Eg)的1/erfflS么我忙I定梵从1-0到呢的距离为穿透深度Cp电wtrmtiQndepth)a吸收深度：因为电靈波在纯水申的衰减主要是由吸收作用引越’所口有S^(Marnn＞?甌4)也将电施披枉纯水中的穿遴深度称为吸收屎度(absorptiondepth?或着衰减深度(aneruationdepth),并便用符号此来表示・适用范围：穿遙深虞一般用于描述可见光和近虹外光在海术屮的衰减■吸收深度多用于描述电磁澈在鮪水中的穿遴珠魔*皮层深度描述电场塾度的衰感，它比穿透啄度和吸收深就大一倍•卫星遥感海表温度和传统观测海表温度区别因为只有接近海面非常薄的水层的水分子发射的电磁旅辐射能聲機出水面*所以表面轉恳水分子的平均温度决琏了晦設面的辐射蛊度、代表了热虹拎辐射计或者橄波辐射计探测的海表面温屣口蓬我面薄层的实际厚度是随辐射液長而变化的，一般地人门称这-表面薄层为皮层.T(Jl^T^r)代表梅表面之上的微彼辐射计能够探测到的亮温，或倉翻谦为亮度温度■它是波长、海表面的热力学温度和立秋角的函数.『晰是海表面一个薄层海水的温度，它代表銜表面皮层的物理镒度或热力学鮎度，呀然它与常规水欄来水法在一定舉蛊取水测得的海疫面谧度略有差别y如果徴淀辐射计位于海表面之上棊一个足幅高的观测平台例如卫星上•呸要舟虑大吒栓正卜衰减系数和光学厚度、太阳倾斜入射的光学厚度衰减系数：光学厚度：TOC\o"1-5"\h\z衰减系数沿传播路径上的积分被称为从位置如=0到z的光鸯

厚度"有的称为光学深度或不透明度。IZI\o"CurrentDocument"匚（心）=血IZ020.辐射传输方程€L（z）k=L（z）k各项含义dzabBabLb（z）：式申,LeCz）是与吸收吒休鈿度相同的黑I*发射前辐亮度"是发射率卫是吸收L（z）：光源的电磁波在z处的辐亮度Kab：吸收乘数U与电禽层离子或犬气层分子的披收牡关，我们使用描毘在这个路径位置z处的吸收系数’沿着彦饑波辐射的传希路轻肘呢收的辐射逋慑乗分，可茯褂辆射的祇礙减绘U21.可见光和微波波段在大气中衰减的主要因素在可见光波段，气溶胶的散射经常是构成最主要衰减的因素。在热红外特别是微波波段由于电磁波波长远大于大气所含粒子的粒径，大气所含粒子的散射已经不起明显作用大气所含粒子的吸收变成了最主要的衰减因素。

22.气溶胶定义气潯胶和在重力场中具有一定稳定性和絞小机降邃度的物质题粒组成的混合粟统。一體她，气溶胶是拾悬睜在空气中的、由閒怵聯锻体顾粒与气体载体共同纽战的事棚体黍。气浴號茁I尺度范围一般在io-J-io圧皿之间.23.大气窗定义不同t因而各疲段的遇射率也各不相同.我们勰删大P1W透射率较高的波段叫不同t因而各疲段的遇射率也各不相同.我们勰删大P1W透射率较高的波段叫大气叭24.有边界存在时的辐射传输各项推导(P.149-150)考虑大气的透射率，公式(6-S9)变嵐L(I.l,T)=^a(A)L.Uin(6-70)式中‘左侧1■是卫星辐射计在高度蛊址探测到的海表面辐蛊度珂是大气透射率*即穿越大气层后的辅亮度与穿越之前的辐亮度之比.对布榊-朗伯-比尔定律令=_£屁在大气层从。列空积分，可得LG(6-71)令=_£屁在大气层从。列空积分，可得LG(6-71)In(6-72)式冲"是从0餌兰之间的大气层的光学厚度.由上式和大气透射率的定义，可荻得大气的透射率(6-75)^6-13显示了卫星辐射计换测的辐亮度的丄平组戒那分.如圏所示.第一部分是＜6-700式所表示的达到卫星辐射计的海去面发射的垢亮度2,(打匚3,Th第二部甘是卫星辐射计挾测到的大气自发辐射的辂亮度+第三部分是卫星辐射计揀测到的大气冋下挝射的、达到得表血后乂经梅衣面反射的辐疑按"由描述吸收率与发肘率关系的基尔雷夫定律□=£可知「卫星辐射计探测到的第二部分辐亮即大弐发射的辐亮度是einAI±^Trt±liw-=|〔$1M)式:申上a是与大茕溫度相同的黒惮发射的辐亮度"是大气的吸收率岸是大气的发射率n增为在大弋内部a+t-h所以丸社发射的掲凫度等于aL»]址股我1一协($-？5)或中上是大气:的透射率「卫星耦射计探测到的第三部分辐亮度.是卫星辐射计探测到的大气向下发射的.达到海表面后又经海表血反射的耦亮度.兀气辐射有一部分投射到晦我面■到达晦表面的輻聲度是LAa-tK在海表面处，罪涅耳反射帑零于&=1—务(:&「⑹式中吨是海表面的发射率.因此丫海壷面反射的此部分辐亮度为prL^<l-t)=(l-^)(l~t)L^C&-77)海表血反射的此部分电施筱又经大气透射・昼后到达卫星辐射计的辐亮度为t(l-eJ(1-c)LAC6-78)因此•由舍式W-?0人棉…帖〉和W-沖)’我们得到粧射计探测的辐亮度L=L^(l-t)+f[c3L,+(l-er)(l-t)LAJ(.^-W式中丄a足与大气温度相同的黑悔发射的堀亮度丄.是与裨表面温度相同的黑体发射的耦亮度、大代遴射率古可且通过公式心-73)由光学厚度=导出，片是海表面的當射率、去三1-宀&25.水色定义、水色三要素水色：是太阳光经水体或海水散射后，可见光和近红外辐射计监测到的散射光的颜色三要素：1.浮游植物的叶绿素；2.无机的悬浮物；3.有机的黄色物质。26.一类水体、二类水体一类水体：浮游植物及其“伴生”腐殖质对水体的光学特性起主要作用的水体二类水体：无机悬浮物或黄色物质(又称溶解的有色有机物)对水体的光学特性有不可忽视的明显作用的水体27・离水辐射率含义离水辐亮度描述被盍层海水散射的太阳辐射，不是海水自发辐射，与海水发射率无关*热红外遥感的海洋学应用晦我面温度是厳洋学研究中最竜酉的参数之-，几乎所右的解洋过程*特别是悔洋动力竝程都直接或闻接与温度有关-例如，海表面温度是划井水团的主聲依据之一「是推述癖洋锋面和海流的特征童之一’也是全球弋候SEftS式的主要输人变重之r热带弐施、悔-弋交换、厄尔尼诺和拉庖堺规象等祁与海表面溫度变化密切相黄.主物种群好布r廻瞬■議殖零生命过程都蹩梅洋温度的制妁和辭响。热红外辐射计和徹臧辐射计观测得到的全球辩表面混度可应用于下列研究领域（1）气候学；（2）全球海表面温度变化；（3）海表面温度异常；（4）天气预报；（5）大洋涡旋；（6）上升流；（7）海洋锋；（8）经济和渔业影响微波辐射计接收海面辐亮度的因素有哪些？（1）海面及一定深度的复介电常数：它反映海水的电学性质，由表层物质组成及温度所决定海水由各种盐类、有机质、悬浮粒等组成的复杂水体从微波辐射角度，海水可视为含NaCl等盐类的导电溶液海水的介电常数，是海水温度、盐度的函数（2）海面粗糙度（海面至一定深度内的几何形状结构）从这角度将海面分为4类：平静海面：海面无风或风速很小，可用物理光学处理，当水面粗糙度较微波波长小得多时，可视为平静海面，以镜面反射为主风浪海面：海面有波浪而成为一个随机起伏的粗糙面，此时电磁波在界面上产生复杂多变的反射和散射，散射回波增强。同时，大风浪海面往往伴有泡沫带。它的特征除与辐射亮度温度有关外，海域海浪谱、海面风速有关。污染海面：一般指油污染等形成两层介质，引起亮度温度的显著差异。油膜使海面趋于平滑，减弱回波强度，而呈黑色。冻结海面：海面有海冰、冰山等，由于冰雪的介电常数较水体小，引起亮度温度的明显差异。

填空：平静海面的微波亮温T通过—④、⑤—与海面发射率e相联系，海面发射率e通过—①—与菲涅耳反射率p相联系，菲涅耳反射率p通过—②—与相对电容率J相联系，相对电容率£r通过—③—与海表面温度和盐度相联系。①基尔霍夫定律②菲涅耳公式③德拜方程④瑞利-金斯定律⑤发射率定义为什么微波辐射计能够遥感海表面温度和海面风速？通过遥感方法获取海洋表面温度的理论基础是:随着温度的升高海洋表面发射的总辐射能也迅速地增加，而且，海洋表面温度的变化也影响海洋的发射光谱。散射计测量的海洋物理参数是什么？为什么可以观测这个参数？全球海面风场这是丙为散射计测疑的直接要索井不是凤，而是海面上凤诱导的重力毛细姦敝轴卄為出的电醯减与这些风诱导的蛋力毛细波产生布輕裕共振给出雷达后向散射截面定义，什么是标准化雷达后向散射截面？如何用分贝表示？雷达后向散射截面：度量目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量，简称RCS。它是目标的假想面积，用一个各向均匀的等效反射器的投影面积来表示，该等效反射器与被定义的目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率。一般用符号o表示目标的雷达散射截面。标准化雷达后向散射截面：单位面积的雷达后向散肘截面(radarbackscattercrosssection)^杲无莹纲的*它的定文是(10-5)式中月是海面被探测的面視.甌可由接收功率和发射功率的比值锻不/将(10-5)式代人(10-4)式获得鈕的表迭式t因为m足无童纲的，故一般地被称为标准化雷达后向敝射戡面通俗地也披称为敵射垂数用雷达散射截面的对数值的十倍来表示,符号是odBsm,单位是分贝平方米(dBsm),即odBsm=10lgo

布拉格共振的条件是什么？如何推导？计算：使用1・4GHzL波段散射计，当入射角是60度时，与电磁波共振的海表面波的波长是多少？或I罔闵-？提示布投榕共擁眾井體或I罔闵-？提示布投榕共擁眾井體示意图CIO-15)布拉格共(Braggresonance)或相拉梏共振傲射＜Bragg-rss-onantscav左叫尸探™hr目in斤CIO1S)式中点是渡歎山是渡枝』是人射角、即雷达披束与垂直方向的夹角°图H給出了雷达发射的电磴波与眸表面毛细笺力波之问产生布拉格共振朵欝的示意B.晋2A.miKrsin&—2ABsin9—2BC等于雷达渡忙為如时+从晦面上后向散射的电磁被有相同的抻位*具有相同相位的电嵐注相遇产生布拉格共振"电磁波在粗糙海面的散射由几部分组成？什么是两尺度散射模型？散射计接收的NRCS包括两个部分.一部分由电孫波在海面上由懺面反射机制产生■另一部分由电歳谀与海表面波级为之间的布拉搐井摄障射机制产出’两尺度散射模型：潯虑到海面上长誠和短渡这两个尺度址浪的容飓存在，人们戈了提高计算的梢度，对骑在长波上的短披的敞射进行了研究「并发展了齟合的表面融射模型(ccjmpos-itfsurfacescatteringmodel)来卄■算标准化雷迭后向散射截面g*因为希虑了两个尺度的注漩侦以懐棋型也被称为两尺度散射模型(绅of血scat-uringm0<ld>H两尺度帯射模型瓷计算出当地小面积元上證力毛细波的布疑格18射的赁歆丫然后挥利用海面斜率的擬率搭度函数对各牛当地屮岡积元积分.在当地小面积元上的计算中，考環了长逆的傾斜引起的半地人射角和极化狀斋的改变.概念解释：距离、地球等势面、大地水准面、参考椭球面、海表面地形、海表面高度、海表面高度异常、海平面、海平面高度、海平面高度异常距离：卫星与海面之间的距离；地球等势面：有确定的位势大地水准面：与平均海表面最接近的地球等势面，它反映了地球内部质量和密度分布的不均匀特性。参考椭球面：由一个双轴椭圆的旋转产生的，是最接近地球表面形状的一个椭球面海表面地形：海表面相对于大地水准面的距离。海表面高度：海表面相对于参考椭球面的距离海表