风生海中气泡对海色遥感大气校正的影响及定量修正

Oceanic air bubbles have non-negligible contributions to seawater backscattering coefficient and reflectance. However, the effects of oceanic air bubbles have been neglected in operational algorithm for remote sensing of ocean color. In the previous study it was found that there was a significant error in remote-sensing reflectance after atmospheric correction of MODIS imagery in the case of high wind speed. This porject is to do further research on the effects of wind- generated air bubbles on products of atmospheric correction (i.e.,remote-sensing reflectance and aerosol optical depth) using long-term field and satellite observations. Based on analysis of spectral reflectance of oceanic air bubbles,a quantitative correction of oceanic air bubbles in atmospheric correction algorithm is to be given using ocean optics field data in China seas. This project is significant to improving the retrival theory of ocean color remote snesing and the precision of atmospheric correction of ocean color imagery.

海中气泡对海水后向散射系数和反射比有不可忽略的贡献，但在迄今为止的海色遥感业务化算法中尚未考虑海中气泡的影响。风浪破碎是海中气泡的主要成因。申请人的前期研究发现：MODIS大气校正得到的遥感反射比数据产品在风速较大情况下存在明显误差。本项目拟利用长时间序列的现场和卫星观测数据，进一步深入研究风生海中气泡对大气校正数据产品（遥感反射比和气溶胶光学厚度）的影响。在分析海中气泡反射比光谱的基础上，利用中国海海洋光学现场实验数据，给出大气校正中海中气泡的定量修正方法。本项目的研究将对完善海色遥感反演理论，提高海色遥感大气校正精度具有重要意义。

海中气泡对海水后向散射系数和反射比有不可忽略的贡献，但在迄今为止的海色遥感业务化算法中尚未考虑海中气泡的影响。本项目率先基于现场和卫星观测数据研究了风生海中气泡对大气校正的影响及修正。(1)基于同步的MODIS/Aqua气溶胶光学厚度AOT、海上气溶胶观测网MAN的AOT、星载云-气溶胶激光雷达CALIOP的AOT和微波辐射计AMSR-E、AMSR-2海面风速数据，利用海中气泡浓度和海面风速的经验关系模型，定量描述了MODIS/Aqua气溶胶光学厚度产品反演误差与海面风速或气泡浓度的关系。(2)基于夏威夷（HOT）、百慕大（BATS）和中国南海水下光谱现场测量数据及前人的数值模拟结果，获得了大风速海况下包含气泡信息的遥感反射比；利用这些现场数据和同步的MODIS/Aqua遥感反射比、现场和卫星（AMSR-E或AMSR-2）海面风速数据，定量描述了MODIS/Aqua遥感反射比产品反演误差与海面风速或气泡浓度的关系。(3)基于海中气泡对近红外波段反射比影响的模拟结果和中国南海水下高光谱现场测量数据，建立了海中气泡对近红外波段遥感反射比的贡献与海面风速的关系，用于修正海中气泡对大气校正的影响。(4)利用中国海现场测量数据和海洋辐射传递模拟，研究了近岸海中气泡对海水反射比的影响。(5) 基于前向散射光技术和图像处理、模式识别方法，对海中气泡现场测量方法进行了初探。本项目基于现场和卫星观测数据建立的多个定量关系对改进目前在轨海色卫星及下一代海色卫星计划的大气校正算法具有重要参考价值，对提高长时间序列海色数据的海洋和大气监测精度亦有重要应用价值。