海洋水色偏振遥感研究

传统的海洋水色遥感仅测量总辐亮度，受大气散射和水面反射的影响较大，而偏振遥感不仅测量总辐亮度，还可获得辐射的偏振信息。本项目利用海洋-大气耦合矢量辐射传输数值模拟和现场实验的方法，研究海洋水色偏振遥感的机理和方法。研究水体组份对水下和水面辐射场偏振特性的影响关系，探索偏振遥感反演水色信息的可行性及方法。研制偏振遥感的大气校正算法，获得偏振平行等效离水辐亮度，并研究其与传统遥感离水辐亮度的关系，建立两者之间的定量转化模式。在此基础上，利用实际的POLDER偏振卫星遥感数据对算法和模式进行检验。本项目的研究可望提出一种实用的水色偏振遥感方法，为新型水色偏振遥感器的研制及发展业务化的海洋水色偏振遥感打下基础。此外，偏振水色遥感是在传统基于总辐亮度水色遥感框架之外的一种新思路，可促进海洋水色遥感学科的发展，具有显著的科学研究意义。

相比传统的基于辐亮度测量的海洋水色卫星遥感，偏振遥感不仅可以获取地物的辐亮度信息，而且可以获取地物自身丰富的偏振信息。本项目利用海洋-大气耦合矢量辐射传输数值模拟和卫星遥感数据分析的方法，研究海洋水色偏振遥感的机理和方法。项目利用T矩阵方法研究了非球形颗粒对水下辐射传输的影响，发现颗粒的非球形对前向散射的影响较小，但对后向散射有一定的影响；通过对不同太阳天顶角的辐射传输模拟，发现当太阳天顶角大于35o时，在大气顶利用平行等效辐亮度（Stokes矢量的I和Q之和）可消除太阳耀光；分析了大气顶上行辐射偏振分量反演水色要素信息的可行性，发现尽管在水次表面上行辐射偏振分量对水色要素变化有一定的反映，但到达大气顶后，由于大气散射等作用，大气顶上行辐射偏振分量对水色要素变化不敏感，不能直接用于反演水色要素信息。本项目研究首次提出了基于平行等效辐亮度的海洋水色偏振遥感理论，并建立了实用的海洋水色偏振遥感方法。偏振遥感是在传统基于总辐亮度水色遥感框架之外的一种新思路，本项研究为我国研制新型水色偏振遥感器打下了理论基础。项目共发表学术论文20篇，其中SCI论文12篇，培养研究生5名。