利用星载全极化微波辐射计反演陆上降雨方法研究

微波辐射测量数据的第一和第二Stokes参量（水平和垂直极化亮温）已经成功用于降雨反演研究，目前理论和实验均表明全极化微波辐射测量数据第三和第四Stokes参量（第三和第四参量亮温）对云雨中的粒子形状、取向和分布信息较为敏感，能够用于提高降雨的反演精度。国际上虽然利用微波辐射测量数据第三和第四Stokes参量对反演降雨的能力从理论和实验上做了一定研究，但是相关工作还处于探索阶段，还没有形成成熟的降雨反演算法。因此本项目着眼于世界发展前沿，研究降雨的微波辐射特性，以大气微波矢量辐射传输模型为基础，结合WindSat全极化微波辐射计特点，对微波辐射测量第三和第四Stokes参量反演降雨能力做定量化研究，探求WindSat全极化微波辐射亮温反演陆上降雨方法。

大气降雨的多频微波辐射测量亮温已经成功用于降雨、云中液态水，以及其他大气参数研究了，但是目前所发展的大气微波辐射传输模型基本上都是能够模拟前两个Stokes极化参量，很少能够提供第三和第四Stokes参量。本课题发展了全极化微波辐射传输模型，能够模拟降雨的全极化微波辐射传输测量的四个Stokes极化参量。通过模拟分析发现单纯水凝物粒子对第三和第四Stokes参量影响有限，地表辐射贡献对第三和第四Stokes参量的影响更大。. 另外，本项目还研究了利用微波辐射测量亮温WindSat数据反演大气降雨时所必须面对图像分辨率的均衡处理问题。由于星载微波辐射计亮温数据空间分辨率较低，通常在十公里量级，同时不同频率探测通道数据所对应的地面空间分辨率有时差别很大。这对研究利用全极化微波辐射测量亮温数据进行反演降雨计算有较大影响。因此本项目开展了图像分辨率增强算法和图像分辨率降低算法研究。. 另外本项目还利用已发展的相关模型和算法开展了基于微波高光谱的辐射计的研究，并通过计算分析地基微波高光谱辐射计的探测优势。分析了微波高光谱辐射测量相比传统多通道微波辐射测量，能够为探测大气参数提供更高的精度和垂直、水平分辨率。