按照自然资源部关于中国第41次南极考察工作部署，在国家海洋局极地考察办公室、中国极地研究中心大力支持下，由中国科学院国家空间中心（以下简称“空间中心”）牵头的国家重点研发计划项目“高分辨率极区冰冻圈主被动微波探测技术”近日完成了国际上首次在南极开展的超宽带高光谱微波辐射计空地联合实验。该实验采用机载航空实验和冰面点测实验相结合的方式，利用超宽带高光谱微波辐射计完成了南极典型区域冰盖内部层辐射亮温的观测，可实现南极冰下温度分布的遥感探测。项目课题单位同济大学设计并实施了此次南极空地联合实验，包括了机载和车载实验：在中山站附近冰盖区域的2次直升机校飞实验，飞行距离300余公里；在中山站至昆仑站1200余公里熊猫计划（PANDA）断面实施的5次车载冰面点测实验。超宽带高光谱微波辐射计由项目牵头单位空间中心微波遥感技术重点实验室科研团队自主研发，如图1、2所示。该辐射计具有瞬时超宽带、实时两点定标、射频干扰（RFI）检测等特点，可以对从超高频（UHF）到L波段的连续电磁波频谱进行同步观测，开关实时切换Cold-FET（在低温条件下工作的场效应晶体管）低温宽带噪声源和匹配负载实现对系统高低温两点定标，高采样率、高精度数字谱仪实现对冰盖内部层辐射亮温的层析测量。图1 机载超宽带高光谱微波辐射计实物图2 车载超宽带高光谱微波辐射计实物为了使辐射计适应机载、车载两种不同的工作场景，发挥设备最佳性能，科研人员研制了两套不同工作体制的超宽带高光谱微波辐射计。其中，图3是机载超宽带高光谱微波辐射计正在执行飞行实验，它配备独立供电和惯导系统，全自动运行，采用悬停方式吊挂在机腹下方，沿着飞行测线对冰盖进行观测；图4是车载超宽带高光谱微波辐射计正在进行地面定点观测，设备主机吊挂在雪地车伸缩臂上，由驾驶室内操作人员远程控制设备工作。图3 机载超宽带辐射计直升机飞行实验图4 车载超宽带辐射计雪地车冰面点测实验本次实验观测数据将与现有的航空和地面冰雷达数据结合，开展模型修正和反演重建，实现冰下温度、结构、密度等多参数的主被动微波联合观测、科学验证与评价。此次空地联合实验为我国未来机载和星载平台的主被动微波极地探测奠定理论和技术基础，进一步提升我国在全球气候变化领域的话语权。（供稿：微波室） 原始链接：空间中心科研团队在国际上首次实现在南极开展超宽带微波辐射计空地联合实验
2025-03-19
近日，中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室徐星欧副研究员与荷兰皇家气象局Ad Stoffelen研究员合作，在微波散射计高精度风场测量机理研究方面取得了重要进展，相关成果已发表于期刊：IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine（当前影响因子：16.2）。星载微波散射计已具有超过40年的海面风矢量观测历史。在微波散射计观测的空间尺度上，海洋表面风、风切变和对流等信息通常难以通过模型充分解析，因此，微波散射计成为了海气环境观测的重要传感器之一。通常，使用地球物理模型函数（Geophysical Model Functions ， GMF）将微波散射计观测的归一化后向散射系数（NRCS）映射到海面风场。然而，真实的海面观测场景非常复杂：风浪特征受风距或波龄调制，并受到长波浪或波浪的非线性相互作用的影响；此外，风浪在整个海浪谱中的特征分布还受到阵风能量输入的影响。现有的GMF未考虑非风浪的长波浪参数和海况的影响。随着微波散射计观测处理算法和硬件的进步，微波散射计测量中的非风浪信号得到了越来越多的关注。该研究对微波散射计观测场景进行了概念性描述，并通过海气边界能量耦合的相关公式推导，提取了场景相关的重要参数。同时，通过与浮标等多源观测数据的时空匹配，结合已有的GMF信息，对微波散射计测量机理进行了详细分析。研究结果表明，现有微波散射计观测的NRCS不受非局部浪和海况的影响，并通过个例分析，展示了在极端海况条件下对飓风的观测效果。研究成果为高风速反演GMF的修正以及下一代能够同时测量海洋表面风场和波浪运动的散射计设计提供了有力的参考。图1 研究涉及的观测场景概念图文章受到重点研发项目的子任务“海洋气象关键要素的空天遥感技术与算法研究”（项目编号2022YFE0204600）和欧洲气象卫星组织（EUMETSAT）海洋与海冰卫星应用设施（OSI SAF）联合资助。文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10811669引文信息：Xingou Xu and Ad Stoffelen, "Wind and Sea State Signatures in Wind Scatterometry: An analysis,"in IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine,doi: 10.1109/MGRS.2024.3501472 （供稿：微波室）原始链接：空间中心科研人员在微波散射计观测机理研究中取得进展
2025-01-02
