课件 第六章 散射和吸收-PART1（Scatter and Absorption） 卫星海洋学 PPT.pptVIP

第六章 散射和吸收-PART1（Scatter and Absorption） §6.1 描述衰减的术语（Terms Describing Attenuation） §6.2 辐射传输方程Ⅰ（ Radiative Transfer EquationⅠ） §6.3 大气层和大气窗（Aerosphere Atmospheric Windows） §6.4 辐射传输方程Ⅱ（Radiative Transfer EquationⅡ） §6.1.1 复折射率和穿透深度（Complex Index of Refraction transmittance depth） 复折射率（complex index of refraction）的表达式如下 它的实部n′是折射率（refraction index），它表明电磁波在两介质的界面处传播速度和方向的变化。虚部n″表示电磁波在介质内部传播的衰减程度。 斯奈尔折射定律（Snell’s Refraction Law） 式中n′是电磁波从空气向海水传播时在海水的折射率，θ1 是入射角，θ2 是折射角。 如果已知海水的相对电容率εr，则可使用 来计算复折射率n = n′? i n〞。 在微波波段里，相对电容率εr可从德拜方程获得。 在微波以外的其它波段，因为存在未知参数,海水的相对电容率εr不可从德拜方程获得。 然而，人们通过实验可获得从紫外光到微波波段的电磁波在水中传播的复折射率。 皮层深度（skin depth） dskin 海洋皮层 频率为10 GHz的X波段微波，在海水中传播的皮层深度大约等于2 mm 遥感探测的只是皮层的海表面温度（skin SST） 与依靠浮标或者水桶法在水下大约0.3～1m处测量的次表层体积海表面温度（subsurface bulk SST）有不可忽略的差异 根据经验模型反演获得的海表面温度也不完全代表海洋的皮层温度 在使用热红外或微波辐射计探测的海表面温度进行海洋学研究之前需要订正 穿透深度（penetration depth）z90 与微波相比可见光在海水中复折射率的虚部n″ 要小很多.人们使用穿透深度（penetration depth）z90描述可见光和红外光在海水中的衰减 如果在z= z90处的辐照度（irradiance）E（λ, z90）衰减为初始值E（λ,0）的1/e，那么我们定义从z=0 到 z=z90的距离为穿透深度（penetration depth）z90。辐照度的衰减系数ka是电场强度衰减系数ke的2倍 . 式中穿透深度（penetration depth）z90与波长λ之间并不是简单的线性关系，复折射率的虚部n″也随波长λ变化。 离水辐亮度L（λ）来自整个海水层粒子的后向散射.根据计算在穿透深度z90以上海水层粒子的后向散射对离水辐亮度L（λ）的贡献占有90% 可以使用水下辐照度剖面仪测量的数据获得穿透深度z90。使用穿透深度z90可以估计复折射率的虚部n″在从z=0 到 z= z90的距离内的平均值，实际上，在海洋的垂直方向上复折射率的虚部n″是随深度z变化的，然而我们在电磁波的波动方程中假定了复折射率是一个常数。在方程的求解过程中，复折射率已被从z=0 到 z= z90的距离内的平均值代替。 在实际海水中，一方面海水自身的吸收作用限制了黄红光的穿透深度，另一方面溶解有机物和浮游植物的吸收作用又限制了紫光和蓝光的穿透深度。在比较清澈的南海某海域，430～480 nm蓝光和500～580 nm绿光的穿透深度大约是20米，400～430 nm紫光和590～610 nm黄光的穿透深度大约是10米，620～700 nm红光的穿透深度大约是1～3米。在渤海海域，490 nm蓝绿光的平均穿透深度仅达7米，700 nm 红光的平均