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基于多源微波遥感的南极海冰探测研究

王红霞  
【摘要】:南极是世界上最大的天然冰库,被誉为两极地区气温变化的指示器。它作为巨大的冷源,影响全球尺度的大气环流、大洋环流,对全球的气候变化具有重要的影响。因此,对南极海冰的监测是非常必要的。另外,由于南极的极夜现象,依赖光照的光学遥感对南极海冰探测难以充分发挥作用。微波遥感具有全天时、全天候、覆盖面积大的特点,能够实现对南极海冰大范围、长时间的监测,可以弥补光学研究的不足。因此,本文基于多源遥感——高度计和微波辐射计,对南极海冰开展了以下三个方面的研究工作: (1)在南极海冰高度计探测方面:首先,本文利用ENVISAT卫星上搭载的RA-2雷达高度计数据对南极海冰的后向散射特性进行了分析,发展了基于海冰后向散射特性的海冰边缘线提取方法,并利用同步的高分辨率SAR影像以及相应的冰况图对该方法的有效性进行了检验。然后,利用海冰厚度模型计算了南极海冰厚度,得到的结果与高分辨率SAR影像及冰况图获得的结果基本符合。结果表明,高度计能够探测大范围的海冰边缘线和厚度。 (2)在南极海冰微波辐射计探测方面:本文基于AMSR-E微波辐射计获得的亮温数据,应用一维海冰热动力学模型,对南极海冰的生长变化做了研究,并与同步的高分辨率SAR影像和冰况图进行了比对,可以发现,基于辐射计获得的海冰生长情况与SAR影像和冰况图获得的结果相符。结果表明,微波辐射计能够探测南极海冰生长变化情况。 (3)在高度计和微波辐射计南极海冰联合探测方面:本文基于RA-2高度计获得的海冰后向散射特性和美国AQUA卫星上搭载的AMSR-E辐射计获得的海冰亮温特性,开展了对南极海冰密集度的探测研究。结果表明,该探测结果与同步的高分辨率SAR影像和冰况图获得的结果基本相符。探测结果表明了RA-2高度计和AMSR-E辐射计在提取大范围海冰密集度方面具有优势。


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