海洋遙感和浮標觀測課件

第十章海洋遙感和浮標觀測§10.1遙感使人類獲得大面積同步資料航空海洋遙感衛(wèi)星遙感可見光傳感器紅外傳感器微波§10.2海洋遙感的主要對象海洋遙感：太空飛行器裝載著遙感器以軌道掃描方式透過電磁波的大氣窗(0.4~0.75微米的可見光、8~14微米的紅外輻射和10厘米量級的微波輻射)監(jiān)視大面積海洋表面(水面1mm以內)的某些海洋學特征以及透過海洋窗(可見光部分)監(jiān)視海面以下到透明度深度內的某些海洋學特征；監(jiān)視結果發(fā)送給地面站解調成像(或形成記錄信息的磁帶)，交由數據信息系統(tǒng)處理分析，共海洋研究應用為了對監(jiān)測結果進行校正、分析、解釋，還必須伴有事先的基礎實驗以及同時進行的現場輔助觀測海面溫度遙感海區(qū)天氣傳感器資料情況無云VHRRVISRRAVHRR絕對準確度1℃相對準確度0.5℃沿岸水為4Km和1d的時空平均值；特定區(qū)域為10km，大洋區(qū)為50km和若干天的時空平均值多云或小雨SMMR準確度為±(1.5℃~2℃)，100km和數天的平均值鹽度觀測鹽度影響海水的介電常數，從而影響到海水的微波輻射發(fā)射率遙感測鹽技術要求在21cm波段測定發(fā)射率，在8cm波段的微波輻射極少受到介電常數影響，可以反映現場水溫，兩通道的微波傳感器將能同時提供鹽度和所需的水溫觀測值目前航空鹽度遙感的反演精度達到0.3psu

2009年，寶瓶星座衛(wèi)星，首次實現了全球海表鹽度遙感精度為：0.2psu，測量鹽度季度和逐年的變化以及全球年平均變化；提供海表鹽度季度變化圖海面風場觀測遙感所獲得的海面風數據，一般是距海面20m的觀測資料海區(qū)天氣傳感器種類資料情況有云層或輕度降水雷達散射計范圍0~20m/s風速準確度±2m/s風向準確度±20°空間分辨率25km掃描多道微波輻射(SMRR)范圍5~35m/s準確度±25%QuikSCAT觀測的東北太平洋海域的風場示例

海浪觀測海面狀態(tài)的描述可以通過三種形式即有效波高，表面波動率譜和實際圖像來進行有效波高：范圍1~20m，準確度±1m，有效波高±25%TOPEX/Poseidon高度計星下點測量進行插值獲得的全球范圍的有效波高

海流觀測海洋中的海流主要受風力、引潮力和密度分布不均勻所驅動旋轉地球上運動流體的表面相對于水準面產生傾斜，坡度大小正比于流速，在灣流和黑潮等西邊界流處，坡度的量級為10-5測流主要使用雷達高度計，先測海面坡度再計算出地轉流速，準確度約為±20cm/s高度計觀測到的灣流流速異常

表層海流高頻雷達：發(fā)射高頻脈沖電磁波，與海表相互作用后產生回波，海表面沒有流速時，回波只受到重力波的影響，回波頻率相對于發(fā)射頻率有一個固定的頻率偏移量，稱為布拉格頻移，只與發(fā)射頻率有關，如果海面有流動，回波頻率在布拉格頻率基礎上回增加或減少一定量值的偏移，與海流的大小和方向有關，可以反演出表層流速、海浪和海面風場信息分類：天波雷達地波雷達潮汐觀測海洋潮汐以準確的規(guī)律產生，在大洋上的變化幅度在0~1m之間。大洋和陸架潮汐的觀測極為困難，而其觀測結果卻對研究沿岸潮汐和潮汐理論本身很有幫助。采用雷達高度計的精確測高法，可在±25cm和±25°相角的范圍內測定全日和半日周期的潮高。觀測的間隔要求在陸架上為25km,在大洋中為100km。通常要有近一年的資料才能完成全球潮汐觀測水團觀測水準面：僅受重力和地轉偏向力作用的無運動的均勻海洋表面通過實測水面和水準面的偏差，可以反演出海流、潮位、波高和風暴潮等信息使用衛(wèi)星高度計和精確定位方法，以25km間隔的空間網格進行，形成大洋的精確水準面(±20cm)，水準面的高度是相對于地球理想的參考橢球面而言的海洋水準面觀測海平面異常

淺海測深海岸帶：航空攝影測量合成孔徑雷達：反演海底地形海冰遙感HY-1衛(wèi)星COCTS探測的渤海遼東灣和渤海灣海冰

溢油污染遙感海面油膜遙感主要利用海水和油膜對外來輻射的不同反射特性，測定油膜擴散的范圍、油膜厚度及污染油的種類泥沙、葉綠素觀測藍色的海洋標志著缺乏葉綠素，水生植物量低；綠色的海洋則反映水生植物旺盛，通過遙感可以確定葉綠素濃度的分布SeaWiFS觀測獲得的在赤道太平洋熱帶不穩(wěn)定波影響下的葉綠素分布圖

美國宇航局（NASA）使用中等分辨率成像光譜儀MODIS（MODerateresolutionImagingSpectro-radiometer）在2000年11月對全球海洋葉綠素濃度（mg/m3）分布的觀測

HY-1衛(wèi)星遙感資料獲得的長江口海域的懸浮泥沙分布圖

§10.3

浮標與潛標觀測浮標觀測是指以各類浮標作為觀測平臺的海洋觀測錨定浮標水文氣象資料浮標、水質監(jiān)測浮標、波浪浮標漂流浮標表面漂流浮標、中性浮標、各種小型漂流器特點：能在惡劣海況下全天候或全天時工作漂流浮標體積小、造價低、使用方便、適用范圍廣，可在船上或飛機上投放漂流浮標的重要測量要素就是海流，要盡可能的降低風對浮標移動的影響漂流浮標各要素系統(tǒng)準確度觀測要素測量范圍分辨率采樣間隔采樣時間系統(tǒng)準確度氣壓900~10500.15hPa4s1~10min±1hPa氣溫－40~500.1℃瞬時瞬時±1℃表層次表層水溫－5~350.16℃瞬時瞬時±0.5℃風速0~40m/s1m/s1s10min±1m/s風向0°~360°10°1s10min±15°有效波高0~20m0.1m0.