非均匀条件下积雪微波辐射特性观测、理解与模拟

被动微波遥感研究积雪一致备受关注，过去的30年，在积雪的微波辐射传输模型和反演模型均取得了长足进展。受地理和气候条件的影响，地表积雪面积覆盖度和深度在水平空间的分布不均匀，以及由于多次降雪导致积雪密度和粒径垂直方向分布不均匀。目前无论是正向和反演模型均很少考虑到这种异质性，从而导致大尺度被动微波遥感反演积雪的深度和雪水当量精度难以提高，由于异质性的存在使得反演的结果验证也很困难。本研究针对上述积雪的非均匀性，精心设计野外试验方案，通过可靠的、可控制的、可重复的微波辐射计观测，研究非均匀条件下的积雪微波辐射特性。通过探讨微波辐射亮度温度与雪盖面积比例、雪深分布和积雪分层状态之间的关系，为积雪的微波辐射传输模型和被动微波遥感反演模型以及结果验证提供理论基础。

受地理和气候条件的影响，地表积雪面积覆盖度和深度在水平空间的分布不均匀，以及由于多次降雪导致积雪密度和粒径垂直方向分布不均匀。目前无论是正向和反演模型均很少考虑到这种异质性，从而导致大尺度被动微波遥感反演积雪的深度和雪水当量精度难以提高，由于异质性的存在使得反演的结果验证也很困难。本研究针对上述积雪的非均匀性，精心设计野外试验方案，通过可靠的、可控制的、可重复的微波辐射计观测，以及遥感积雪产品对比分析、积雪辐射传输模型模拟研究，总结积雪属性的非均匀性对积雪被动微波遥感的影响如下：.1）在一个被动微波像元中，如果积雪量较大，K和Ka波段亮度温度差反映出的体散射信号，代表了整个像元内的总积雪量。当积雪较浅而且没有完全覆盖整个微波像元时，被动微波遥感会低估雪深和雪水当量以及积雪面积。2）对山区积雪而言，用气象站观测的雪深和雪水当量验证遥感反演结果，往往会得出遥感数据高估雪深或雪水当量的错误结果。3）积雪剖面上积雪粒径分布的非均匀性会给被动微波遥感反演产生很大的影响，当积雪较浅时该影响会变小。积雪密度在垂直方向非均匀性的影响可以忽略。