基于MEMLS的查找表法雪深反演

利用分层积雪微波辐射模型(MEMLS)和积雪先验知识建立了新疆地区冬季雪深与特定微波频率通道亮温差(BTD)之间的查找表,并针对不同的地形以及坡向因素对积雪参数进行了修正以提高MEMLS输出精度。然后利用先进微波扫描辐计2(AMSR2)被动微波遥感数据反演了2013年1月和2014年1月整个新疆地区的每日积雪深度信息,并使用气象台站的观测数据以及实地测量数据进行精度验证。结果表明,该模型对雪深的估算精度要优于常用的Chang模型,可较好地用于反演新疆地区的积雪深度信息。

基于NoSREx实验的积雪演化及微波辐射分析研究

在被动微波雪水当量反演中,积雪物理参数随时间的变化特征影响着反演精度,为理解积雪随时间演化的特征及其对微波辐射亮温的影响,本研究选用2009—2013年北欧积雪实验(Nordic Snow Radar Experiment,NoSREx)积雪地面观测和微波辐射测量数据,通过雪深和温度把雪期分为积累期(10月—次年2月)、稳定期(2—4月)和消融期(4—5月),发现各个雪期的积雪演化特征为:雪颗粒形状在积累期前期以融态颗粒(Melt Forms,MF)为主,积累期后期和稳定期以圆形颗粒、片状颗粒、深霜为主,消融期以MF为主;整个雪季底层雪粒径从小变大再变小的过程,粒径最大值出现在稳定期的2至3月,约为2.5~4.0 mm,均出现在近地表雪层,而表层粒径较小且较为稳定。通过雪深和微波亮度差(18~37 GHz)的关系分析,表明亮温差在不同雪期对于雪深的依赖关系不同,在积累期和稳定期,雪深变化与亮温差变化具有明显的正相关;在消融期由于积雪融化的影响,其相关性较差;基于多层积雪微波辐射模型(MEMLS)构建了一维微波辐射模拟环境,模拟表明MEMLS模型在3个雪期的垂直极化10.65 GHz和18.7 GHz模拟结果较37 GHz和90 GHz更好;10.65 GHz V极化在入射角为50°且稳定期时,微波亮温模拟均方根误差(RMSE)结果最小,为2.49 K。3个雪期90 GHz模拟结果水平极化优于垂直极化,由于受表层积雪变化影响,90 GHz模拟结果较不稳定,尤其是消融期时,RMSE最小也达到了42.7 K。本研究有助于理解积雪随时间演化的特征及其对微波辐射模拟的影响,表明在被动微波雪水当量反演算法中,针对不同积雪期需要考虑积雪演化动态过程。