卫星海洋学复习题.docx

1. 为什么海洋表面在卫星海洋学中非常重要？l 海洋与大气的能量交换通过此界面进行n 风生海流、海浪：大气海洋n 台风发展：海洋大气l 海洋内部变化会部分地透过此界面表现出来l 海面反射、散射或自发辐射的各波段电磁波携带着海表温度、海表粗糙度、海平面高度和海水所含物质浓度信息l 通过分析传感器接收到的电磁波能量，反演某些海洋物理量2. 概念理解：卫星轨道倾角、星下点、节点、升轨、降轨、升轨点、降轨点倾角：卫星轨道平面与赤道平面的夹角星下点：卫星在地球表面的投影节点：卫星星下点轨迹与赤道的交点升轨：卫星由南向北运行降轨：卫星由北向南运行升轨点：升轨时的节点降轨点：降轨时的节点3. 太阳同步轨道定义、特点定义：卫星的轨道平面以地球的公转速率围绕太阳旋转特点：卫星轨道平面倾角大约97o110o相对于地球西向逆行多数卫星高度约700 km800 km轨道周期90100 min每天绕地球旋转1416圈4. 地球同步轨道和地球静止轨道区别5. 轨道周期、重复周期、传感器重复周期、再访问时间定义轨道(节点)周期:相邻两个升轨点之间的时间间隔循环周期：卫星环绕地球多圈后能恰好或近似回到原来轨道位置所经历的时间采用循环轨道的卫星，重复周期等于循环周期传感器的重复周期：传感器对目标完成一次全部或全球覆盖的时间间隔再访问时间：某一地点被传感器先后两次观测的时间间隔，随纬度变化，低纬大于高纬6. 光学仪器和微波雷达的角分辨率、空间分辨率两物体与仪器所成的夹角为角分辨率两物体之间的距离为空间分辨率7. 水平极化和垂直极化定义水平极化：电磁波电场与参考平面垂直垂直极化：电磁波电场与参考平面平行8. 立体角详细推导9. 天顶角、观测角10. 辐射通量、辐射强度、辐亮度、辐照度、发射率、菲涅耳反射率、朗伯表面辐射通量()：单位时间内通过某一面积的辐射能量 =dQ/dt 单位：W(瓦特，瓦)辐射强度(I)：一个点光源在特定方向上单位立体角的辐射通量 I=d/d 单位：W/sr辐亮度(L) ：辐射源沿辐射方向，单位面积、单位立体角内的辐射通量辐照度(E)： 通过单位面积上的辐射通量 E=d/dA，A为面积 单位：W/m211. 基尔霍夫定律、两介质界面处的基尔霍夫定律基尔霍夫定律：最普遍适用表达式如果介质处于当地热动态平衡条件下，它吸收能量的速率和辐射能量的速率相等 即可用于两介质界面处，也可用于介质内部地表温度变化的时间尺度远大于遥感仪器一次测量需要的时间间隔，因此在遥感计算中地表的当地热动态平衡条件得到普遍满足等价表达式 灰体的发射度等于其吸收率与具有相同温度的黑体的发射度的乘积两介质界：12. 黑体定义、瑞利-金斯定律成立条件及公式、维恩位移定律公式黑体：发射率(吸收率)等于1的理想辐射体瑞利-金斯定律条件：一般地，地表物体以地表温度T(大约300K)辐射。如果频率f低于600GHz，那么不等式hf/(kbT)1成立。可获得泰勒公式的一阶展开式代入得到维恩位移定律令得对应最大辐亮度的波长13. 太阳辐射和地球辐射特征(图5.5)14. 亮温定义如果已知海面发射的辐亮度，可利用普朗克辐射定律或者瑞利-金斯定律计算海表面温度(SST)，这样获得的温度不是海水的真实温度，它被称为海表面的亮温15. 复折射率n和复相对电容率r关系：16. 、菲涅耳反射率和菲涅耳反射系数R关系17. 从德拜方程出发如何求解海表温度？18. 复折射率实部和虚部意义复折射率n=n-inn: 实部为折射率，表示电磁波在两介质界面的传播速度和方向的变化n：虚部，表示电磁波在介质内部传播的衰减程度皮层深度：电场强度的振幅衰减到初始值的1/e时的深度dskin穿透深度：辐照度衰减为初始值的1/e时的深度z90吸收深度定义：将电磁波在纯水中的穿透深度使用范围：穿透深度一般用于描述可见光和红外光在海水中的衰减吸收深度多用于描述电磁波在纯水中的穿透深度皮层深度描述电场强度的衰减,比穿透深度大1倍19. 卫星遥感海表温度和传统观测海表温度区别?20. 衰减系数和光学厚度、太阳倾斜入射的光学厚度衰减系数吸收系数+散射系数光学厚度：在计算辐射传输时，两个给定高度层之间的单位截面铅直气柱内特定的吸收或发射物质的质量21. 辐射传输方程各项含义：位置z处的辐亮度 ：传输路径上介质的吸收系数 ：与吸收气体温度相同的黑体发射的辐亮度22. 可见光和微波波段在大气中衰减的主要因素可见光波段：衰减主要因素为气溶胶散射微波波段：水汽、氧气、云中液态水23. 气溶胶定义：气溶胶是气体和在重力场中具有一定稳定性和较小沉降速度的物质颗粒组成的混合系统24. 大气窗定义：大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段25. 有边界存在时的辐射传输各项推导(P.149-150)海面向上自发辐射的辐亮度考虑大气的透射率26. 水色定义：太阳光经水体或海水散射后，可见光和近红外辐射计监测到的散射光的颜色水色三要素：浮游植物的叶绿素 无机的悬浮物 有机的黄色物质27. 一类水体、二类水体一类水体：浮游植物及其“伴生”腐殖质对水体的光学特性其主要作用二类水体：无机悬浮物或黄色物质对水体的光学特性有不可忽视的明显作用28. 离水辐射率含义？29. 热红外遥感的海洋学应用气候学全球海表面温度变化海表面温度异常天气预报大洋涡旋上升流海洋锋经济和渔业30. 影响微波辐射计接收海面辐亮度的因素有哪些？ 海表面粗糙度水汽分子：吸收微波辐射电离层宇宙背景微波辐射辐亮度F(海表面温度，盐度，海面粗糙度， 波浪破碎产生的白冠和气泡)6GHz附近：Seasat-A SMMR 盐度对辐亮度影响很小 辐亮度对海表温度非常敏感 6.63GHz和49 观测角附近，垂直极化通道探测的辐亮度与风速无关31. 填空：平静海面的微波亮温T通过_与海面发射率e相联系，海面发射率e通过_与菲涅耳反射率相联系，菲涅耳反射率通过_与相对电容率r相联系，相对电容率r 通过_与海表面温度和盐度相联系。基尔霍夫定律 菲涅耳公式 德拜方程瑞利-金斯定律 发射率定义32. 为什么微波辐射计能够遥感海表面温度和海面风速？?散射计测量的海洋物理参数是什么？为什么可以观测这个参数？可探测物理量：海面风场散射计直接测量要素为毛细重力波散射的微波信号而不是风 逆风和顺风方向的返回信号差别不明显 风速和风向为两个未知量 风浪能量并不总是关于风向对称分布33. 给出雷达后向散射截面定义: 度量雷达探测目标产生回波强度的物理量; 目标的假想面积：各向均匀的散射体的等效面积，单位立体角具有相同的回波功率什么是标准化雷达后向散射截面？如何用分贝表示？ 34. 布拉格共振的条件是什么？如何推导？雷达入射角: 30o-60o基于两尺度模型电磁波与海表毛细重力波产生共振毛细重力波波长与电磁波波长相当计算：使用1.4GHz L波段散射计，当入射角是60度时，与电磁波共振的海表面波的波长是多少？ 电磁波在粗糙海面的散射由几部分组成？一、 镜面反射(镜点散射)二、 海面斜率的概率密度函数三、 布拉格共振散射四、 两尺度散射模型什么是两尺度散射模型？当地小面积元毛细重力波的布拉格散射 长波倾斜影响 海面斜率概率密度函数对当地小面积元积分35. 概念解释：距离: 卫星与海表面之间的高度地球等势面:位势为常量大地水准面: 与平均海表面最接近的地球等势面参考椭球面: 由偏心率极小的椭圆绕短轴形成海表面地形: hd：海表面相对于大地水准面的距离海表面高度: 海表面相对于参考椭球面的距离海表面高度异常: 海表面相对于平均海表面的偏差， 海表面高度平均海表面高度海平面: 高潮时海表面与低潮时海表面间的中值海平面高度:海平面相对于参考椭球面的高度 海平面