第8章课件 第八章 热红外辐射计 （Thermal-Infrared Radiometer） 卫星海洋学 PPT.pptVIP

第八章 热红外辐射计 （Thermal-Infrared Radiometer） §8.1 红外辐射计（Infrared Radiometer） §8.2 热红外辐射计（Thermal-Infrared Radiometer） §8.3 热红外遥感的海洋学应用（Oceanographic Applications of Thermal-Infrared Remote Sensing） §8.4 试验型MODIS 红外波段海表面温度算法（Proto-MODIS Infrared SST Algorithm） 辐射计及其用途 辐射计主要包括可见光和近红外辐射计、热红外辐射计以及微波辐射计。 可见光和近红外辐射计在水色卫星上用来遥感海水叶绿素浓度、悬浮泥沙浓度以及海水漫衰减系数等; §8.1 红外辐射计（Infrared Radiometer） 红外辐射计最初应用在军事方面，如早期的夜间瞄准具、红外夜视镜等。近30年来，红外遥感在大气、海洋、 陆地环境和资源调查方面的应用日益广泛，主要用于探测云层、海水、陆地的表面温度、叶绿素浓度和植被构成等。 与红外辐射计有关的辐射计一般可分作两类：可见光和近红外辐射计,热红外辐射计. 可见光和近红外辐射计的应用最广，6000K的太阳在此频率范围的辐亮度最大，很多辐射计都工作在这一波段。可见光和近红外辐射计可用于水色遥感，它探测的不是地球的自发辐射，而是太阳光在大气、海洋、 陆地的反射和后向散射。当然，在夜间并避开月光反射，近红外辐射计也能够探测地球的自发辐射。 热红外波段辐射计是对应于300K的地球表面自发辐射最强的波段. 与地球反射的可见光相比，热红外信号一般较弱；但是，由于其波长比可见光波长要长，具有较大的绕射能力和穿透能力，不易受到雾、烟尘和气溶胶的影响，即使穿过大气层，热红外遥感也能够测到比较清晰的图像。使用卫星观测海表面时，大气对海面红外信号有衰减作用；因此大气校正是热红外遥感中的不可缺少的环节。在热红外波段，大气对海面辐射的影响包括大气吸收和自发辐射两个方面。 在大气层中的不同大气成分的吸收率 §8.2 热红外辐射计 美国EOS（Earth Observation System）系列卫星携带的中等分辨率成像光谱仪MODIS具有16个热红外通道。对应于3.7～4.1μm的大气窗，MODIS使用三个通道探测海表面温度;对应于10～12μm的大气窗，MODIS使用两个通道探测海表面温度.MODIS使用其它热红外通道监测大气垂直剖面的温度、湿度和臭氧含量，这些通道包括大气中气体成分（例如氮气、水蒸气、臭氧等）的吸收带，即非大气窗波段。 美国NOAA卫星携带的改进型甚高分辨率辐射计AVHRR包括第3B通道（3.55～3.93μm）、第4通道（10.30～11.30μm）和第5通道（11.50～12.50μm）三个热红外通道。 美国NOAA卫星携带有泰罗斯垂直探测装置TOVS. 由三个相互独立的仪器组成，它们是高分辨率红外辐射探测仪（HIRS/3）、高级微波探测装置（AMSU）和同温层探测装置（SSU）。 我国风云卫星1号携带的多通道可见光和红外扫描辐射计MVISR包括3μm、11μm和12μm三个热红外通道。风云卫星2号FY-2C/D/E携带的可见光和红外自旋扫描辐射计VISSR包括3μm\6μm、11μm和12μm四个热红外通道。我国海洋卫星1号A携带的中国海洋水色和温度扫描仪（COCTS包括第11μm和12μm两个热红外通道。 欧空局ERS1/2卫星携带的沿轨迹扫描辐射计ATSR具有11μm和12μm两个热红外通道。欧洲“环境卫星”ENVISAT携带的改进型沿轨迹扫描辐射计AATSR和用于大气绘图的扫描成像吸收光谱分析仪SCIAMACHY也包含若干热红外通道。 海表面温度（SST）的反演 可依据普朗克黑体辐射定律计算，在热红外波段目前没有现成的公式去计算海水的发射率（又称为“灰度”）。通常使用经验方法反演海表面温度.对于可见光和近红外光来说，海水接近于黑体，海表面接近于朗伯表面，其发射率接近1. 云剔除 云是海面温度遥感中必须剔除的因素。由于云的范围变化很大，所以这种剔除要在每个像元上逐个进行。消除云的方法一般可采用：1）最大温度法：海表面温度与云表面温度相比要高，海表面温度变化的时间梯度（或空间梯度）与云表面温度变化的时间梯度（或空间梯度）相比要低。若条件满足，则可认为是海面温度值，否则可认为是云。这种方法对稳定薄云和不清晰云的情况并不适用。2）多波段方法：这种方法依赖于两种不同的红外波长（一般为3.7和10.5微米）上的亮度和温度之间的非线性关系。如果海面上覆盖分散的不清晰的云，则其图像在两个波段上将给出两种不同的亮温；若是均匀的云块或海面，则其图像上