海洋遥感技术：微波辐射计反演海面风场机理

由公式（4.1）可知，星载微波辐射计测量的亮温数据受到海面微波辐射亮温的影响，当存在海面风场时，风场增大了海面的粗糙度，进而改变了星载辐射计观测到的亮温数据。因此微波辐射计通过观测风致海面粗糙度来提取海面风信息。

由表4.3可知，星载微波辐射计不同频段亮温对各海气参量的敏感性不同，因此各工作频段的主要用途也存在差异。就海面风速而言，在整个电磁波谱范围内微波辐射对风速的敏感性随着频率的上升而单调上升。利用36GHz等高频波段反演风速，空间分辨率高，但是由于采用的波段波长较短，亮温信号容易受到降雨等大气效应的影响，无法反演降雨条件下的风速；若利用6GHz和10GHz的低频波段反演风速，空间分辨率较低，但是受大气效应影响小，容易实现近全天候的风速反演。

表4.3　AMSR2各亮温通道及其主要用途(www.xing528.com)

工作于L波段的星载盐度辐射计，虽然其主要任务是进行海表盐度和土壤湿度反演，但是由于L波段波长远大于C波段，其大气效应影响更小，且L波段亮温对风速也有一定的敏感性，因此利用星载盐度辐射计进行海面风速观测是海面风速反演的一个新方向。

对于海面风向遥感，微波辐射计各种极化状态亮温中均包含一定的风向信息，但是H/V极化亮温中除了风向导致的亮温信号外，还包含着与风向无关的各向同性海面亮温信号，而前者相对后者是一个小量；同时H/V极化亮温对大气水汽和云水比较敏感，因此常规的双极化微波辐射计不适用于风向反演。与之对应，亮温中第三、第四斯托克斯量（U、V分量）中不包含各向同性亮温信号，且对大气效应敏感度低，更适合于风向遥感。美国海军实验室NRL于2003年1月发射了世界上首个全极化微波辐射计Windsat，验证了利用全极化亮温提取风向信息的能力。