凍土微波輻射有效穿透深度研究

《凍土微波輻射有效穿透深度研究》是依託北京師範大學，由張立新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：凍土微波輻射有效穿透深度研究
• 依託單位：北京師範大學
• 項目負責人：張立新
• 項目類別：面上項目

項目摘要

凍土微波輻射有效穿透深度的研究，有助於凍融判據的選擇，並進一步實現利用波段輻射差異，開展凍結深度、相變水量的定量化估測，對於冰凍圈研究、多圈層耦合及全球變化研究的深入開展具有重要意義。本研究以多波段地基微波輻射計測量試驗為主，結合凍土介電常數測量，以此為基礎改進凍土介電常數模型，完善凍融土微波輻射模型，較為精確地確定凍結過程中不同波段微波輻射的有效穿透深度，進而分析凍結作用對不同微波波段輻射特徵的影響機理，以確定對凍土發育具有最佳指示作用的波段組合以及內在的定量關係，為進一步改進星載微波輻射計凍融狀態判別算法精度，開發土壤總濕度和相變水量定量化估測算法提供依據。

結題摘要

微波遙感是目前監測地表凍融狀態和凍土參數的重要手段。利用微波波段監測地表的優勢之一就是因為電磁波具有一定的穿透能力。這種能力在給我們增加了遙感對地觀測信息量的同時，也增加了感測器信號的解譯難度。因為，微波遙感信號不僅是地表不同地物類型的綜合，還代表了地表面以下一定深度的地物信息。本研究取得的重要進展是通過車載微波輻射計試驗，定性的了解影響凍土微波輻射有效穿透深度的影響因素。在此基礎上，通過理論模型模擬，回歸分析的方法，發展了凍土微波輻射有效穿透深度定量估算模型。該模型僅利用土壤溫度、土壤質地和觀測頻率三個信息即可估算凍土微波輻射有效穿透深度。為了評價了該模型的精度，我們利用車載微波輻射計開展了地面精細控制試驗。通過與試驗數據比較，模型估算值與試驗實測值吻合很好。項目中還對利用亮溫譜梯度進行凍土中未動水含量的估算進行了探索性研究。研究發現，亮溫梯度與未凍水含量之間有近似線性的關係。溫度越低，凍土中未凍水含量越小，亮溫梯度越小。提出了修正的亮溫梯度，可以消除地表粗糙度對未凍水含量反演的影響。該項目的工作有利於凍融判據的選擇，並進一步實現利用波段輻射差異，開展凍結深度、相變水量的定量化估測，對於冰凍圈研究、多圈層耦合及全球變化研究的深入開展具有重要意義。