《落葉林的微波輻射與傳輸特性研究》是依託北京師範大學，由張鐘軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：落葉林的微波輻射與傳輸特性研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：張鐘軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
森林覆蓋了全球地表面積30%左右。微波信號對森林的傳輸特性跟森林地區用被動微波遙感手段反演土壤水分或植被生物量密切相關。隨著歐空局L波段的SMOS升空,美國計畫發射的SMAP，以及我國去年發射的FY-3B，被動微波遙感像元中森林的傳輸率問題引起人們更多的關注。迄今為止人們對這個問題的認識很有限。本項目擬以一種落葉林為例，用L和X波段微波輻射儀同步觀測的方法，研究落葉林的微波輻射傳輸特性，獲取落葉林不同生長階段的傳輸率，分析落葉林不同組份的輻射貢獻，並驗證高階的微波輻射模型。然後根據L系統生成的落葉林幾何參數，用驗證後的輻射模型對不同樹齡的落葉林進行模擬，提出修正的、適用於落葉林地區的零階微波輻射模型。
結題摘要
森林覆蓋了全球地表面積三成左右，微波遙感是探測森林地區生物量以及林區土壤水分的有效手段。森林對微波信號的傳輸特性是獲取這些信息的關鍵。國外研究表明，在常見的微波遙感頻段中，L波段對森林的穿透率最好，大約在0.4—0.6左右。2009年11月歐空局L波段的SMOS升空，2015年1月美國發射的SMAP，均搭載L波段微波感測器。由於森林結構對微波信號傳輸的複雜性，人們對森林的微波輻射與傳輸特性認識很有限。本項目以一種落葉林為例，用L和X波段微波輻射儀同步觀測的方法，研究落葉林的微波輻射傳輸特性，獲取落葉林不同生長階段的傳輸率，分析落葉林不同組份的輻射貢獻。然後根據生成的落葉林幾何參數，用驗證後的輻射模型對不同樹齡的落葉林進行模擬，提出修正的、適用於落葉林地區的零階微波輻射模型，從而探索反演森林地區的土壤水分和森林生物量的有效方法。 在本項目的研究過程中，申請人赴義大利將適用於作物的Matrix-Doubling模型進行了徹底改造，發展出適合森林的微波輻射模型，並用該模型模擬出部分結果（見正文）。2014年4月—9月，項目負責人跟中國科學院東北地理與農業生態研究所協作，使用L波段和X波段微波輻射儀，在吉林長春淨月潭森林試驗場開展落葉林的微波輻射觀測實驗。觀測期間包含了森林從無葉、長出嫩葉直至葉片豐滿期間，典型階段森林的微波輻射特徵。實驗期間野外實測的數據用於發展森林生長模型，亮度溫度的觀測結果主要用於驗證森林的傳輸率，而森林的輻射特性採用了2007年馬里蘭大學的野外實測數據進行驗證。在此基礎上，根據不同的葉面積指數LAI和森林生長模型產生的各種幾何參數，送入到微波輻射模型中進行模擬，並把模擬結果按照最小二乘法進行匹配到相同環境下形式簡單的零階模型中，即可得到森林等效的光學厚度和單散射反照率。研究結果顯示落葉林的單散射反照率可達0.09左右，同時給出不同觀察角度下的光學厚度。本項目的研究結果可以用於提高L波段落葉林地區的地表含水量的反演精度，估算落葉林的生物量，並對我國今後發射WCOM衛星參數配置、數據處理起了一個很好的參考作用。
