全极化微波辐射计数据预处理算法及其遥感台风境内海面风场技术研究

面向星载相关型全极化微波辐射计的研制需求，针对国内外全极化微波辐射计发展应用中存在问题，开展以交叉极化校正为主的数据预处理算法及台风区域海面风场遥感技术研究。(1)在以交叉极化校正为主的数据预处理算法方面，利用实际大气海洋数据，进行天线温度方程仿真，获取天线交叉极化校正矩阵；使用近实时TEC数据，提高Faraday旋转校正精度；结合极化基准校正、天线溢出和杂散能量校正技术，实现全极化辐射计遥感数据的辐射定标；(2)在降雨情况下全极化微波辐射传输建模仿真方面，利用边界元法计算分析不同雨滴谱的全极化散射特性；根据矢量辐射传输理论，模拟降雨情况下全极化微波辐射传输；(3)在风场反演方面，采用统计与最大似然估计相结合方法，建立海面降雨区域风场反演算法；利用WindSat实测数据，分析、验证全极化微波辐射计遥感台风区域海面风场的有效性。

面向星载极化相关型全极化微波辐射计的研制需求，针对国内外全极化微波辐射计发展应用中存在的问题，开展以交叉极化校正为主的数据预处理算法及台风区域海面风场遥感技术研究。(1)在以交叉极化校正为主的数据预处理算法方面，基于自主推导的全极化天线温度方程，仿真了极化相关型全极化微波辐射计的天线温度；采用多元线性回归求取校正矩阵的方法校正天线交叉极化，提出一种基于辐射传输正演模型的姿态补偿方法开展极化基准校正，提出使用IGS数据替代IRI模型进行校正的方法提高法拉第旋转校正精度，通过天线交叉极化校正、极化基准校正和法拉第旋转校正，有效削减了天线温度中存在的交叉极化亮温误差；利用天线溢出和杂散能量校正消除了非地球场景因素对观测亮温的影响。(2)在降雨情况下全极化微波辐射传输建模仿真方面，基于晴空全极化微波辐射传输正演模型，提出在大气透过率中引入降水衰减系数，以及对第三、第四Stokes参数亮温进行环境因素影响经验修正，成功模拟了中等强度降雨下全极化微波辐射计观测亮温，为台风区域海面风场反演奠定了基础。(3)在台风区域内海面风场反演方面，采用统计与最大似然估计相结合的方法，建立海面降雨区域风场反演算法。海面风速反演采用统计法，利用全极化微波辐射计WindSat6.8GHz与10.7GHz垂直水平通道组合的方法构建反演算式。海面风向反演采用最大似然估计法，利用WindSat的全极化通道数据进行反演。通过使用2004年我国以东太平洋面上生成的30次台风数据进行风场反演分析验证，与散射计QSCAT时空匹配风场产品进行对比结果为：海面风速反演的均方根误差达到1.64m/s，海面风向反演的均方根误差达到18.02°。通过在正演模型中设计经验修正函数，对第三和第四Stokes通道观测亮温进行环境影响修正，一定程度上减弱了环境因素对海面风向反演精度的影响，使风向反演精度取得较大提高。