基于SMRT模型的北极多年冰上雪厚反演

L波段微波辐射传输模型可以模拟微波辐射信号在北极冰雪内的物理传播过程,是北极冰面雪厚反演的有效手段。然而当前可用于北极海冰积雪上L波段亮温模拟的模型非常有限,极大地限制了基于L波段微波辐射传输模型的雪厚反演算法的发展。2018年由欧空局赞助开发的积雪微波辐射传输模型(Snow Microwave Radiative Transfer model,SMRT)已被证实可以用于北极海冰积雪上的L波段亮温模拟,但还未有研究利用该模型进行北极雪厚反演。为此,文章利用2018年开发的新一代积雪微波辐射传输模型SMRT,开展了基于L波段辐射传输模型的北极多年冰上雪厚反演研究。文章首先在SMRT模型基础上改进了积雪隔热效应计算这一前向模拟关键过程,简化计算的同时提高了模拟的准确性。然后选取L波段模型结合雷达高度计的雪厚反演算法展开研究,利用该算法对改进模拟过程的SMRT模型进行了雪厚敏感性分析,验证了SMRT改进模型应用于多年冰上雪厚反演的可行性。最后对2012年11月至2021年4月期间每年1—3月的月平均雪厚进行了反演,反演结果与雪厚数据集的对比分析表明,反演结果能较好地得到北极多年冰上雪厚分布。并利用2013—2015年OIB(Operation Ice Bridge)实测雪厚进行了准确性印证,反演结果与OIB实测雪厚的一致性较好,二者的均方根误差RMSE为0.07m,说明了基于SMRT模型的多年冰上雪厚反演算法的有效性。

MODIS雪深反演数学模型验证及分析

在MODIS卫星遥感积雪监测的基础上,利用雪深反演数学模型、积雪指数NDSI和多光谱阈值等相结合的方法,对2004年以来新疆北疆地区的积雪分布状况进行了反演和计算,并利用2004年11月～2005年3月冬季北疆地区气象台站雪深数据和2004年12月～2006年1月加密野外实测雪深数据,对反演雪深数据进行了验证及分析,北疆各地除塔城地区反演精度为83.2%以外,其它地区反演精度达85.2%以上,平均反演精度达86.2%;野外实测数据验证反演精度达92%以上。