海洋表层盐度遥感反演机理及应用研究
海表盐度是描述海洋的一个重要参量，研究其分布和变化规律对了解海洋自身特性以及海洋在海洋和大气这一复杂系统中的作用有着重要意义。海表盐度的遥感探测是获取该参量资料的有效手段。论文主要研究L波段海表盐度微波遥感机理和反演模式，该研究充分考虑了复杂的海洋状况及其环境要素，探讨了各种海况下盐度遥感反演的经验和理论模式。具体研究内容和创新成果如下：
1、海面近似为平静表面前提下，论文分别考虑了法拉第旋转效应、大气传输、电离层吸收辐射等因素产生的亮温观测误差。结合辽宁庄河外海对比观测资料，本文首次综合考虑了法拉第旋转效应、大气传输和背景辐射等因素影响，建立了平静海面高精度的盐度遥感反演模式，平均绝对误差为0.4psu，和现有平静海面盐度反演算法比较，精度明显提高。目前模式通常将背景辐射这一时空变量当作常数处理，以及大气成份含量的多变性都可能产生海表盐度遥感反演的误差。未考虑真实海面的粗糙度影响也是导致盐度反演误差的重要原因。
2、在低风速情况下，海表粗糙度是影响海面微波辐射亮温的重要因素。论文充分考虑了粗糙度，尤其是风速和涌浪的影响，结合北黄海海表盐度航空遥感比测实验数据，对风速和涌浪这两个参量进行线性回归，建立了适用于实验海区的高精度海表盐度反演模式，平均绝对误差为0.3。目前考虑粗糙度影响的海表盐度反演模式达到的最高精度为0.52psu，与此相比，本文所建立模式在实验海区反演结果更为精确。导致盐度反演误差可能是因为不同海区悬浮物、泥沙、海气温差等因素的影响，也正因如此海表盐度反演模式也具有一定的区域性限制。
3、白冠覆盖海表盐度反演一直是盐度遥感反演的难点问题，目前白冠覆盖海面的盐度遥感机理和实验研究较少。论文针对白冠覆盖海表盐度反演机理进行了初步研究。由于海面白冠层是一种水气复合介质，因此对复合介质有效介电响应的研究十分必要。论文利用超几何方程，得到了球形粒子介电常数具有复杂形式的梯度复合物的有效介电响应解析公式，同时验证了DEDA(微分有效偶极子法)数值方法的有效性。在此基础上，利用有效介质近似理论方法，初步讨论了高海况条件下白冠覆盖率、气泡的粒径分布等因素对海表辐射率和海表盐度反演精度的影响。
总之，真实海洋及其环境要素复杂多变，海洋物理参量之间也互相联系制约，如海水悬浊物、微生物、泥沙、海气温差等因素都可以改变海水的有效介电常数以及影响海表盐度反演精度，这些复杂的要素对盐度遥感的影响需要进一步深入探讨。
海洋表层;海表盐度;遥感反演机理
中国海洋大学
博士
物理海洋
田纪伟;魏恩泊
2008
中文
P714.1;P715.7
114
2008-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）