L波段的卫星微波辐射测量技术用于监测地球关键气候变量：从基础物理学到十六年的全球气候观测及未来展望

《IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine》：Satellite Microwave Radiometry at L-Band for Monitoring Earth’s Essential Climate Variables: From Fundamental Physics to Sixteen Years of Global Climate Observations and Beyond

　　

摘要：

L波段卫星辐射测量已成为监测地球关键气候变量（ECVs）的重要工具。它利用在1.4–1.427 GHz保护频段工作的空间辐射计来测量地球表面的热微波辐射，以亮度温度的形式呈现。该频段的观测受大气衰减和射频干扰（RFI）的影响较小，且可以昼夜连续进行，从而确保全球重访时间较短。此外，L波段辐射能够部分穿透自然物质，有助于评估地下状态参数。这些特性使得L波段辐射测量卫星在连续全球气候监测中具有价值，尤其在追踪其他遥感技术难以测量的特定ECVs方面具有独特优势。本文回顾了L波段卫星微波辐射测量的最新进展，重点介绍了SMOS、Aquarius和SMAP等关键任务在获取六个关键ECVs方面的贡献：1）地表土壤湿度（SM）、2）土壤冻结/解冻（FT）状态、3）地上植被生物量（AGB）、4）海表盐度（SSS）、5）海表风速（SSW）以及6）海冰厚度（SIT）。文章基于超过16年的连续数据，总结了卫星微波辐射测量的原理及其在全球范围内理解这些ECVs时空动态中的作用。同时，文章还指出了所讨论的ECVs产品的最新技术水平，强调了当前面临的挑战，并概述了未来微波辐射测量在监测ECVs方面的应用方向。