应用静止卫星热红外遥感亮温资料反演地表温度的方法-地震工程学报.pdfVIP

第2 卷# 第 期 西# 北# 地# 震# 学# 报 BCD$ 2# 4C$ ’’+ 年2 月 # # # # # # # # # # # 456(789:(964 :9;:5=5;?,= @5A64,=# # # # # # # # # # # # @EFG ，’’+ 应用静止卫星热红外遥感亮温资料 反演地表温度的方法研究! !， 张元生 ，郭# 晓 ，张小美 ，李明永 （!$ 中国地震局地震预测研究所兰州科技创新基地，甘肃 兰州# %’’’’ ； $ 中国地震局兰州地震研究所，甘肃 兰州# %’’’’ ） 摘# 要：双通道多时相反演方法在提取地表温度场时可把地表温度与地表发射率分离计算，是利 用静止卫星热红外遥感资料研究地表温度场变化的一种有效方法。该方法计算简单，易于实现 海量资料处理，基本满足红外遥感资料在地震预报中的应用要求。 关键词：热红外遥感；双通道多时相；反演；地表温度 中图分类号： ()%*!；)+$ %# # # 文献标识码：,# # # 文章编号：!’’’ - ’.++ （’’+ ）’ - ’!! - ’* ’# 引言 # # 本文所使用的卫星热红外遥感资料来自风云二号, 星，它是中国的第一颗自旋稳定静止气象卫星， 定位于东经!’*/ ，每小时可获得对地观测圆盘图象一次。可见光波长范围’ $ ** 0 !$ ’* !1 ；红外波长范围 为!’ $ * 0 ! $ * !1 ；水汽波长范围为2 $ 0 % $ 2 !1 。星下点分辨率：可见光!$ * 31 ，红外及水汽为* 31 。 白天观测的可见光图象可获得云顶及地表的反照率；昼夜观测的红外图象可获得云顶及地表的红外辐射； 水汽图象可获得大气中的水汽含量。 地表温度是地表与大气相互作用过程中的一个重要的物理参数。陆面温度遥感反演一直是许多学者 力图解决的一个难题。其难点在于： 热红外遥感的大气影响十分复杂，除了大气分子与悬浮粒的吸收作 用和散射作用外，大气的水汽和气溶胶既要吸收能量又要辐射能量，这种大气自身的热辐射叠加于地面物 体的热辐射信号之上，使问题复杂化； 热红外信息还受地表层热状况的影响，比如微气象参数，土壤参 # 数，植物覆盖状况、地表粗糙度、地形地貌等多种因素影响； 地物存在着一个热储存和热释放的过程，这 $ 个过程不仅与地物本身的热学性质有关，还与环境条件等诸多因素有关，整个热过程存在着“滞后”效应， 要定量地表达这一过程是相当复杂的； 热能的传递有多种方式（传导、对流、辐射），改变地物温度的因 % 素除了热吸收与热辐射外，还有显热交换与潜热交换，它们都与天气、气候有关，这几种热交换过程交织在 一起难以区分和建立与温度的定量关系； 热探测器所获得物体发射辐射信息包含物体的温度和物体的 发射率，两者的分离是热红外遥感的难点。尽管如此，随着遥感技术的不断发展，应用卫星红外资料对陆 面温度的研究已取得了很大的发展，如陆面“分裂窗口”方法使得陆面温度反演成为可能，同时卫星红外 ［!， ］ 遥感技术在地震预报中的应用已取得了一定程度的进展 。 !# 理论与方法 !$ !# 遥感基本原理 假设地表对热红外辐射具有朗伯体性质，大气下行辐射强度在半球空间内为常数，则热红外辐射的单 ! 收稿日期：’’+ H’H’ 资助项目：国家“十五”科技攻关课题（’’ !I,2’ !I’ - ’ - ’* ）；中国地震局兰州地震研究所论著编号：=?’’+’’ ! 作者简介：张元生（!J2* - ），男（汉族），贵州湄潭人，副研究员，现主要从事地震波理论与应用、卫星红应用外遥感