海洋表面作为海洋和大气的交界面,是海洋研究和开发中的一个重要研究内容,盐度和温度是描述海洋特性的重要物理参数,也是决定海洋基本性质的重要因素。不管是反演温度还是盐度都要考虑海洋表面的状况。海洋表面受风的作用会出现粗糙海面和白冠现象,这些因素影响着海洋表面温度和盐度的反演精度。海洋表面盐度变化会影响海水的介电常数,进而影响海洋表面的辐射特性,即海洋表面发射率会发生变化。基于上述理论知识,研究者们很早就开展了海洋表面盐度和温度的研究与实验,从海水介电常数的模拟到微波辐射计等测量仪器的改进,从陆地的盐水池实验到航空飞行实验,甚至发展到现在的卫星遥感反演盐度和温度。上述众多的研究中都遇到修正海洋表面发射率的问题。本研究主要利用计算机模拟技术,研究海面发射率,揭示风生浪和海面白冠效应对洋面发射率的影响机制,构建自然海面发射率模拟模型。本论文在低风速下基于介电常数模型、菲涅耳反射率模型、平静海面发射率模型和粗糙度海面模型计算海洋表面发射率。海洋微波遥感中,首先利用盐度、温度等计算海水在特定频率下的介电常数。基于介电常数,可以得到菲涅耳反射率,从而获得平静海面发射率,即1-菲涅耳反射率;利用风引起海面亮温增量获得风引起发射率增量;上述两种发射率的叠加就是粗糙海面发射率,该方法为经验模型。AIEM模型计算海面发射率研究中,首先将粗糙度海面刻画与描述,提取粗糙海面的特征参数,即相关长度和均方根高度。利用粗糙海面特征参数,基于AIEM模型最终推导出粗糙度海面发射率,通过与经验模型的比较,结果得出经验模型与AIEM模型变化规律一致、差值小,因此AIEM模型适用于海洋遥感反演海面发射率的应用。随着风速的增大海面不仅变得粗糙,还会出现白冠现象,白冠是在一定风速下开始产生,是海浪破碎的结果而且是一层非常强的散射源,将改变海洋表面的微波散射特性,从而引起海洋表面辐射特性的变化。本论文研究中,将白冠层看作以空气为背景,均匀分布球形或复杂结构的海水和气体混合物的一层介质。计算白冠层发射率时首先计算白冠层有效介电常数,再结合AIEM模型获得白冠层发射率,利用白冠层覆盖率与风速的关系,得到不同风速下海面的发射率。同样利用经验模型与AIEM模型计算结果比较,得到较好的验证结果,两种模型规律一致且保持了较小的相对误差,因此可以证明AIEM模型适用于自然海况的海面发射率计算研究。