劉成玉,顧 衛(wèi),李瀾濤,許映軍
(北京師范大學(xué)地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)
渤海海冰為一年生海冰,每年的12月左右至次年的3月為渤海的冰期,冰期約3—4個(gè)月[1-2]。風(fēng)、海流、潮汐、海島和陸地等海洋水文、海洋大氣和陸地要素的作用使得渤海海冰表面并不全是平整的,大部分海冰表面都是凸凹不平的,即粗糙的。
近些年來熱紅外遙感技術(shù)越來多地被應(yīng)用于海冰表面溫度的反演[3-6],但反演精度并不高。究其原因,一方面是因?yàn)榇髿獾挠绊懀硪环矫媾c忽略了海冰表面的粗糙度有關(guān)。對(duì)于厚度相同的平整海冰而言,可以近似地認(rèn)為遙感像元尺度內(nèi)各部分的溫度是相同的,輻射能量隨觀測(cè)視角的不同呈現(xiàn)出規(guī)則性變化。對(duì)于厚度不同的非平整海冰而言,海冰表面的粗糙部分(凹凸)會(huì)遮擋陽光,使得向陽部分接收的太陽光照相對(duì)較多,背陰部分接收到的太陽光照相對(duì)較少;同時(shí)粗糙部分(凹凸)還會(huì)使海冰熱阻力增大、熱慣量減小,導(dǎo)致凸出部分的熱力學(xué)過程與平整冰面的熱力學(xué)過程出現(xiàn)差異,造成遙感像元尺度內(nèi)各部分的溫度不盡一致。粗糙海冰表面的凸凹不平,也使得輻射能量隨觀測(cè)視角的不同呈現(xiàn)出不規(guī)則變化,此外,各凸出部分之間存在相互散射作用,會(huì)使進(jìn)入傳感器視場(chǎng)內(nèi)的輻射量增大。
目前熱紅外對(duì)地遙感器大都是小視場(chǎng)的,對(duì)于海冰熱紅外遙感來說,海冰粗糙度會(huì)使得表面溫度的估算精度降低,因此,有必要開展海冰粗糙度對(duì)海冰熱紅外輻射方向特征影響的研究。通過對(duì)粗糙海冰進(jìn)行多角度的觀測(cè),深入了解粗糙海冰的表面特征。為提高海冰表面溫度反演精度提供新參數(shù)。
基于上述認(rèn)識(shí),本文作者在盛冰期的渤海遼東灣東岸固定冰區(qū),利用3D激光掃描儀、熱紅外成像儀和自計(jì)溫度計(jì)獲取了粗糙海冰的表面形態(tài)及其溫度特征的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),并據(jù)此分析了渤海海冰粗糙度對(duì)熱紅外輻射方向特征的影響。
實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為遼東灣東岸,測(cè)量時(shí)間為2012年1月17日—2月12日,測(cè)量對(duì)象為盛冰期沿岸的固定冰(包括沿岸冰和擱淺冰),測(cè)量地點(diǎn)見圖1,每個(gè)地點(diǎn)的冰情概況見表1。
2.2.1 測(cè)量?jī)x器
所使用的實(shí)驗(yàn)儀器主要有用于測(cè)量海冰表層溫度的Watchdog A-125溫度計(jì),測(cè)量海冰表面輻射亮溫的TH3102 MR型熱紅外成像儀和測(cè)量海冰表面形態(tài)的Trimble GX 3D激光掃描儀。
Watchdog A-125溫度計(jì)為自動(dòng)記錄溫度計(jì),最大記錄數(shù)據(jù)量為8000個(gè),可以自主設(shè)定采樣時(shí)間間隔,最小采樣時(shí)間間隔為1 min。Watchdog A-125溫度計(jì)有兩個(gè)探頭,一個(gè)固定在記錄器上,另一個(gè)通過傳輸線與記錄器相連接,長(zhǎng)度約為3 cm,可分別用于測(cè)量空氣溫度和海冰表層溫度。測(cè)量范圍為-40—70℃,誤差為±0.6℃。
表1 測(cè)量地點(diǎn)冰情概況
TH3102 MR型熱紅外成像儀由日本三榮株式會(huì)社生產(chǎn)。工作波段為8-13 μm,溫度分辨率為0.02℃,空間分辨率為1.5 mrad,斯特林制冷方式,測(cè)量精度為±5%。儀器主要由分為探測(cè)器和控制器兩部分,探測(cè)器的水平視場(chǎng)角為30°,垂直視場(chǎng)角為28.5°,控制器采用偽彩色的方式顯示結(jié)果,輸出結(jié)果為輻射亮溫。
Trimble GX 3D激光掃描儀由Trimble導(dǎo)航公司研制生產(chǎn)。激光脈沖波長(zhǎng)為532 nm,視場(chǎng)范圍為360°×60°,掃描分辨率為 0.06 mrad,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0325 mrad,水平掃描行為200000點(diǎn),垂直掃描行為65536點(diǎn)。儀器采用自動(dòng)整平補(bǔ)償和實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償,還可以進(jìn)行大氣校正,輸出結(jié)果為點(diǎn)云圖。
2.2.2 測(cè)量項(xiàng)目
測(cè)量實(shí)驗(yàn)采取野外實(shí)地測(cè)量的方式,主要的測(cè)量項(xiàng)目有海冰表層溫度、海冰表面多角度熱紅外輻射、海冰表面單視角熱紅外輻射和海冰表面形狀,每個(gè)地點(diǎn)的測(cè)量項(xiàng)目見表2。
圖1 測(cè)量點(diǎn)分布圖
表2 測(cè)量地點(diǎn)與項(xiàng)目
測(cè)量海冰表層溫度時(shí),用手鉆在海冰表層鉆一個(gè)直徑小于1 cm,深度為4.5 cm,將Watchdog A-125溫度計(jì)的探頭放入小洞中,并用原來的碎屑將探頭埋上,這樣溫度計(jì)測(cè)量的溫度為3 cm左右深度處的溫度。將Watchdog A-125溫度計(jì)的記錄器放入百葉箱,懸掛到固定架子上,并使它距離冰面有數(shù)十厘米的距離,這樣Watchdog A-125溫度計(jì)的氣溫探頭測(cè)量的就是距離海冰表面一定高度的空氣溫度,測(cè)量示意圖見圖2,hsi為測(cè)量冰塊表面與大冰盤的垂直距離,取值為0 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm和50 cm,ha為百葉箱底部與大冰盤的垂直距離,取值為10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm和60 cm。測(cè)量時(shí)采樣時(shí)間間隔為1 min。
圖3為不同凸出高度海冰表層溫度測(cè)量示意圖,圖3a、3c和3d中凸出冰塊的高度從冰面的0 cm至相對(duì)于冰面最大高度50 cm,增量為10 cm。圖3a—3d空氣溫度為相對(duì)于冰面的10 cm至相對(duì)于冰面最大高度60 cm,增量為10 cm。圖3b為人工取出的冰塊模擬粗糙海冰,并未按照高度排列,而是按照體積大小的順序排列的。圖3a、圖3c和圖3d均為自然形成的粗糙海冰。圖3a觀測(cè)時(shí)的天氣為陰天,其余的都為晴天。
測(cè)量海冰表面輻射亮溫時(shí),儀器的發(fā)射率設(shè)置為1.0,天頂角視觀測(cè)范圍而確定,由于儀器的視場(chǎng)角相對(duì)較小。因此,對(duì)于大范圍觀測(cè)時(shí)采用的觀測(cè)天頂角較大,約為60°—80°。而對(duì)于小范圍觀測(cè),儀器觀測(cè)天頂角范圍可從0°—80°,觀測(cè)示意圖見圖2,hTIR為熱紅外成像儀與海冰表面的距離,視觀測(cè)項(xiàng)目而定(見表2),從2 m值30 m不等。
圖2 測(cè)量示意圖
對(duì)海冰表面形狀進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于Trimble GX 3D激光掃描儀只能進(jìn)行斜視測(cè)量,因此,需要根據(jù)所要測(cè)量的范圍,選擇合適的儀器放置高度。實(shí)際測(cè)量時(shí)考慮測(cè)量的時(shí)間耗費(fèi)和空間分辨率,測(cè)量時(shí)儀器的掃描分辨率設(shè)置為0.4—0.6 mrad左右,觀測(cè)示意圖見圖2,hSC為激光掃描儀與海冰表面的距離,約為35 m。
圖3 不同凸出高度海冰表層溫度測(cè)量示意圖(單位/m)
TH3102 MR型熱紅外成像儀的輸出結(jié)果為輻射亮溫,由于測(cè)量時(shí)發(fā)射率設(shè)置為1.0,可以將輻射亮溫認(rèn)為是所對(duì)應(yīng)黑體的真實(shí)溫度,根據(jù)普朗克公式在有界區(qū)間的積分可以計(jì)算對(duì)應(yīng)儀器相應(yīng)波段的輻射亮度,計(jì)算方法為[7]:
式中,Lλ1,λ2(T)為波段 λ1—λ2輻射亮度,Lλ1,λ2(T)單位為 W·m-2·sr-1,λ單位為μm,;a1,a2為常數(shù),a1=1.191066×108W·cm2,a2=1.191066×104 μm·K;T為熱力學(xué)溫度。
從Trimble GX 3D激光掃描儀所測(cè)量的點(diǎn)云圖中選取一定范圍的點(diǎn),計(jì)算點(diǎn)的高度均方根,將均方根作為衡量海冰粗糙度的指標(biāo)。高度均方根的計(jì)算公式為:
式中,σ為高度均方根;zi為第i個(gè)采樣點(diǎn)的高度值;zˉ為均值;N為采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
目前,遙感圖像的分辨率從米級(jí)到千米級(jí)不等。因此,本文所測(cè)量的粗糙海冰的各個(gè)部分的真實(shí)溫度和輻射亮溫都是在米級(jí)之內(nèi)開展的,即所測(cè)量的粗糙海冰各個(gè)分部的水平距離為幾十厘米至幾米。
圖4 不同凸出高度海冰表層溫度和不同高度的空氣溫度
圖5 海冰粗糙導(dǎo)致的遮蔽效應(yīng)
4.1.1 起伏對(duì)真實(shí)溫度的影響
渤海粗糙海冰的形成主要受動(dòng)力過程的影響,在凸出的部分與較大并盤之間會(huì)容易形成熱阻層,凸出部分與空氣的接觸面積增大,比表面增大,這些都會(huì)使粗糙海冰凸出的部分感熱通量,潛熱通量以及熱傳導(dǎo)通量變化率較大,最明顯的結(jié)果是引起溫度的日較差較大。
圖4為圖3測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,左側(cè)為海冰表層溫度隨時(shí)間變化圖,右側(cè)為空氣溫度隨時(shí)間變化圖。從圖4a中可以看出,陰天沒有太陽光照時(shí),位于冰盤上的0 cm處的海冰表層溫度一直高于其他高度的海冰表層溫度,海冰的表層溫度隨著高度增加而減小,不同高度溫度的溫差小于2℃。對(duì)于有太陽光照時(shí)的海冰表層溫度則有所不同,從圖4c可以看出,位于冰盤上的0 cm處的海冰表層溫度并不是一直高于其他高度的海冰表層溫度,在10時(shí)—17時(shí)40 cm和50 cm處溫度較高,0 cm、10 cm和30 cm處的溫度較低,而在20時(shí)—9時(shí)10 cm處的溫度一直高于其他高度的溫度,最大溫差接近2℃,在3時(shí)—7時(shí),0 cm處的溫度高于除了10 cm高度的其他高度的溫度,這主要是由于凸出高度越高的冰塊的表面比越大,白天受太陽光照影響,升溫較快,夜間熱量散失也快,而且與冰盤的熱交換較慢,而處于冰盤0 cm處的海冰與周圍熱交換較快,即使散失熱量也會(huì)有周圍的海冰以及底部的海水,即熱慣量較大,在其他時(shí)間正是不同高度海冰表層溫度差異較小,此時(shí)也正是太陽日出不久或日落不久。另外,圖4c中的結(jié)果顯示,0 cm處的溫度并不是最高的,這可能是由于海冰10 cm處冰盤的熱阻較小。圖4d與圖4c的趨勢(shì)總體相似,只是測(cè)量的時(shí)段不同,在20時(shí)—9時(shí)0 cm處的溫度一直高于其他高度的溫度,最大溫差接近8℃,在10時(shí)—17時(shí)40 cm處溫度高于其他高度的溫度。圖4b為人工取出的平整冰冰塊,放置于平整冰之上的測(cè)量實(shí)驗(yàn),從圖中可以看出,冰塊的溫度變化趨勢(shì)比較一致,與平整冰表層溫度差異較大,平整冰的溫度日變化小于冰塊的變化值,這主要是由于冰塊與平整冰之間熱阻較大,冰塊的熱慣量較小而至,冰塊與冰面的最大溫差出現(xiàn)在15時(shí)40分,接近8℃。對(duì)比圖4中左側(cè)的海冰表層溫度圖和右側(cè)的空氣溫度圖可知,海冰表層的溫度變化率總體小于空氣的溫度變化率,空氣的溫度受海冰表面湍流影響,并未像海冰表層溫度那樣隨著高度的變化表現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)。
4.1.2 遮蔽對(duì)真實(shí)溫度的影響
海冰表面的粗糙也會(huì)產(chǎn)生遮蔽效應(yīng),這使得有部分接收到的太陽短波輻射較多,有些部分接收到的太陽短波輻射較少。圖5海冰粗糙導(dǎo)致的遮蔽效應(yīng),左側(cè)為熱紅外亮溫圖像,右側(cè)為測(cè)量照片,左側(cè)的熱紅外圖像大致與右圖中的紅色方框區(qū)域相對(duì)應(yīng)。從熱紅外圖像照片明顯看出陰影的痕跡,沒有收到遮擋的平整海冰的亮溫為1.5℃左右(圖中白色部分),受到遮擋的部分亮溫為2.3℃(圖中右側(cè)黑色部分)左右,二者溫度相差0.9℃。圖5中的冰塊尺寸為20 cm,對(duì)于渤海的粗糙海冰來說,這個(gè)尺寸的凸起冰塊是常見的,而目前衛(wèi)星遙感圖像空間分辨率大都在米級(jí),有的甚至更低僅為百米級(jí)和千米級(jí),因此粗糙海冰造成像元內(nèi)各部分的非同溫是很常見的。
圖6 凸起冰塊與平整海冰熱紅外亮溫差異圖(單位/m)
圖6為人工模擬的凸起冰塊與平整海冰的輻射亮溫圖像,圖像中心觀測(cè)天頂角約為80°,觀測(cè)時(shí)間為7點(diǎn)30分。圖中A和B處的觀測(cè)天頂角約為85°。A處為凸起冰塊,亮溫值為-12.1℃,B處為平整冰,亮溫值約為-15.2℃,凸出冰塊的亮溫大于平整冰塊的亮溫。而實(shí)際用溫度計(jì)測(cè)量的凸出冰塊的溫度在-9.0℃左右,平整冰的溫度在-3.1℃??梢?,雖然凸起冰塊的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平整冰的溫度,但是由于傳感器在凸起冰塊的局部觀測(cè)天頂角遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在平整冰的觀測(cè)天頂角,導(dǎo)致了凸起冰塊的亮溫大于平整冰的亮溫。這也說明由于海冰表面的粗糙可能會(huì)使傳感器的局部觀測(cè)天頂角與整體觀測(cè)天頂角不同而導(dǎo)致粗糙海冰各個(gè)部分的亮溫不同,而真實(shí)溫度有可能相差無幾。
圖7 粗糙海冰與平整海冰亮溫多角度測(cè)量示意圖(單位/cm)
圖8 不同觀測(cè)天頂角下粗糙海冰與平整海冰的亮溫與相對(duì)比輻射率
圖7為粗糙海冰與平整海冰亮溫多角度測(cè)量示意圖,測(cè)量時(shí)的方位角為圖中虛線與帶箭頭實(shí)線的夾角。圖7a為粗糙海冰的測(cè)量示意圖,凸起相對(duì)于最低點(diǎn)的高度可達(dá)15 cm,圖7b為平整海冰的測(cè)量示意圖,選取黑色皮帶圈內(nèi)的部分計(jì)算不同觀測(cè)天頂角時(shí)的亮溫。圖8為根據(jù)所獲取的熱紅外亮溫圖像的計(jì)算結(jié)果,圖8a為粗糙海冰與平整海冰的亮溫隨觀測(cè)天頂角變化的散點(diǎn)圖,隨著天頂角的增大平整海冰的亮溫開始逐漸減小,當(dāng)觀測(cè)天頂角達(dá)到60°時(shí),減小的速度迅速增大,最大亮溫值和最小亮溫值相差3.77℃。粗糙海冰的亮溫變化趨勢(shì)與平整海冰差異較大,其亮溫隨天頂角變化不是很大,而且并未像平整海冰那樣表現(xiàn)的那樣有規(guī)律,最大亮溫值和最小亮溫值僅差0.26℃。粗糙海冰與平整海冰的亮溫差在觀測(cè)天頂角為0°時(shí)最小,為0.49℃,當(dāng)觀測(cè)天頂角為80°時(shí)最大,為4.29℃。圖8b為粗糙海冰與平整海冰的亮溫隨觀測(cè)天頂角變化的散點(diǎn)圖,相對(duì)比輻射率定義為某一個(gè)觀測(cè)角度輻射亮度與0°觀測(cè)天頂角輻射亮度的比值,計(jì)算式為:
式中,εr(θ)為相對(duì)比輻射率,L(θ)和 L(0)分別為觀測(cè)天頂角為θ和0時(shí)的輻射亮度,輻射亮度由(1)式計(jì)算。從圖6b可以看出,平整海冰的相對(duì)比輻射率從0°時(shí)的1.0減小到80°的0.93,其變化趨勢(shì)更接近鏡面,而粗糙海冰相對(duì)比輻射率的都在1.0左右,處0°外其他角度的比輻射率都大于1.0,其變化趨勢(shì)更接近朗伯體。
圖9為單一觀測(cè)角下粗糙海冰熱紅外輻射測(cè)量的熱紅外圖像和實(shí)時(shí)照片,中心觀測(cè)天頂角為70°,以圖9a中線段AB為中心線,以2.5 m為緩沖距離,形成寬度為5 m的緩沖帶,將緩沖帶劃分為5 m×5 m分辨率的格網(wǎng),統(tǒng)計(jì)格網(wǎng)內(nèi)的平均亮溫值和所對(duì)應(yīng)的Trimble GX 3D激光掃描儀所測(cè)量的點(diǎn)云圖的高度均方根,將該亮溫值和高度均方根作為該格網(wǎng)的亮溫和高度均方根,高度均方根由(2)式計(jì)算。圖10為根據(jù)結(jié)果繪制的散點(diǎn)圖,從圖10可以看出,隨著高度均方根的增加,亮溫逐漸增加,亮溫與高度均方根的相關(guān)系數(shù)為0.98。這主要是由于一方面,粗糙海冰凸出的部分由于白天有太陽光照,升溫較快,凸出部分的真實(shí)溫度相對(duì)較高;另一方面,凸出的部分的傳感器局部觀測(cè)天頂角較小,導(dǎo)致進(jìn)入傳感器視場(chǎng)的熱紅外輻射量增加所致。
圖9 單一觀測(cè)角下粗糙海冰熱紅外輻射測(cè)量(單位/m)
本文分別使用Watchdog A-125溫度計(jì)測(cè)量的渤海海冰表面下3 cm的溫度,TH3102 MR型熱紅外成像儀測(cè)量了海冰表面的亮溫,Trimble GX 3D激光掃描儀測(cè)量了表面形態(tài)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,主要得出以下主要結(jié)論:(1)對(duì)于粗糙海冰來說,凸出部分和凹陷部分的真實(shí)溫度不完全相同,會(huì)形成遙感尺度上的三維非同溫像元;(2)粗糙海冰表面各部分的局部觀測(cè)天頂角與整體的觀測(cè)天頂角不同,使得粗糙海冰具有與平整海冰不同的輻射方向特征,而目前的熱紅外遙感反演海冰表面溫度時(shí),大都是沒有考慮這一因素的影響,有時(shí)會(huì)造成較大誤差,如圖8a中平整海冰與粗糙海冰的不同輻射方向特征可以導(dǎo)致從最小的相差0.49℃到最大的4.29℃,而實(shí)際溫度差遠(yuǎn)沒有那么大;(3)由于粗糙海冰和平整海冰具有不同的輻射方向特征,這也說明利用多角度的熱紅外遙感可以進(jìn)一步了解海冰的表面粗糙特征。
表層無積雪覆蓋的海冰的表面溫度取決于海冰在空氣-海冰-海水熱力學(xué)過程中的熱量收支狀況,可以用如下平衡方程描述[8-9]
式中,α為表面反照率;Qs為太陽短波透過大氣的入射輻射通量;I0為太陽短波輻射穿透冰面的部分;Ql為凈長(zhǎng)波輻射;Qsh為感熱通量;Qlh為潛熱通量;Fi為熱傳導(dǎo)通量。
(4)式中的每一個(gè)量的變化都會(huì)引起海冰表面溫度的變化。本文的3.1節(jié)論述了由于熱傳導(dǎo)通量和太陽輻射所引起的海冰溫度的變化,然而我們的觀測(cè)結(jié)果并不是由單一要素所引起的變化,而是兩個(gè)要素共同作用的結(jié)果,只是各有側(cè)重而已。同樣,(4)式中各個(gè)參數(shù)并不是孤立的,他們之間也具有一定的相關(guān)性,如太陽輻射會(huì)影響海冰表層溫度的升高,而海冰表層溫度升高會(huì)影響海冰的熱傳導(dǎo)通量,海冰溫度是以上各個(gè)參數(shù)共同耦合作用的一個(gè)結(jié)果。
平整的海冰的輻射一般只與觀測(cè)天頂角有關(guān),而與觀測(cè)方位角無關(guān)。由于表面的起伏,粗糙海冰的輻射對(duì)觀測(cè)方位的變化與平整海冰差異很大。對(duì)于陸地粗糙表面的反射與輻射特征一般可以用基于幾何-光學(xué)模型來描述[10-11]。對(duì)于粗糙海冰像元,表面輻射可以表示為:
式中,L(θv,?v)為傳感器在 (θv,?v)觀測(cè)方向上接收到的輻射亮度;A為像元面積;B(Ts)為面元ds的同溫黑體輻射亮度;Ts為表面溫度;εs(θL)為面元ds在θL方向的比輻射率;θL傳感器觀測(cè)方向相對(duì)于面元ds的觀測(cè)天頂角;為面元ds的法線向量與觀測(cè)方向向量夾角余弦值;s→為面元ds的法線向量;r→為觀測(cè)方向向量;I(s→,r→)為面元ds到傳感器的可見度;為大氣向下輻射相對(duì)于面元ds相對(duì)可見度;(θ,?)為大氣向下熱紅外輻射;為由于面元之間反射而造成的增量。如果只考慮其他面元對(duì)ds的一次貢獻(xiàn),可以簡(jiǎn)寫為:
圖10 同一觀測(cè)天頂角下高度均方根與亮溫的關(guān)系
式中,B(Ts1)為面元ds1的同溫黑體輻射亮度;Ts1為表面溫度;εs1(θs→s1)為面元 ds1在角 θs→s1方向的比輻射率;θs→s1為面元ds與ds1中心連線與面元ds1法線向量的夾角;B(Ts1)εs1(θs→s1)可以認(rèn)為是面元 ds1輻射到面元ds的能量;I(s,s1)為可見度。
從(5)和(6)式中可以看出,傳感器所接收到的輻射能量與面元的真實(shí)溫度,面元在傳感器視場(chǎng)內(nèi)的投影面積以及面元之間的多次反射有關(guān)。這三者的增減都會(huì)增減傳感器所接收到的輻射能量,即海冰表面的粗糙會(huì)影響海冰表面輻射方向特征。只是在一定情況下,三者的主次地位不同,一般來說當(dāng)空間分辨率較高時(shí),海冰表面遮蔽的影響會(huì)減弱,局部觀測(cè)天頂角的影響會(huì)增強(qiáng),而較低時(shí)則相反。本文的4.2和4.3節(jié)的測(cè)量結(jié)果也證實(shí)了上述的觀點(diǎn)。
本文所進(jìn)行的測(cè)量實(shí)驗(yàn)的誤差主要為Watch?dog A-125溫度計(jì)、TH3102 MR型熱紅外成像和Trimble GX 3D激光掃描儀測(cè)量過程中所引入的系統(tǒng)誤差。
粗糙度不僅與自身的表面起伏有關(guān),還與波長(zhǎng)有關(guān),一個(gè)表面對(duì)于可見光來說是粗糙的,但是對(duì)于微波來說可能是光滑的。我們所討論的渤海海冰的粗糙度主要是指的厘米級(jí)的粗糙。另外,對(duì)于遙感來說,像元內(nèi)海冰是否是粗糙的,還取決于空間分辨率,空間分辨率越高,像元內(nèi)的組成就越單一,這也正是由于尺度效應(yīng)所造成的結(jié)果。海冰的比輻射率一般在0.97左右,屬于高吸收率的地物,因此,本文關(guān)于熱紅外輻射能量的論述中忽略了比輻射率的影響。粗糙海冰表面的熱力學(xué)過程是一個(gè)復(fù)雜的物理過程,本文對(duì)幾次實(shí)際測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,要完全了解和定量描述這個(gè)復(fù)雜的物理過程,還需要大量的包括航空機(jī)載的測(cè)量實(shí)驗(yàn)和海上粗糙海冰的測(cè)量實(shí)驗(yàn),以及相應(yīng)的理論分析。
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