Seriel 专题系列 35 Advances in Meteorological Science and Technology 气象科技进展 5（2）- 2015 AMSR2仪器上新增设的C波段通道对陆地无 线电频率干扰的有效缓解 邹晓蕾 1 翁富忠 2 田小旭 1 （1美国马里兰大学地球系统多学科中心，Maryland University, College Park, USA； 2美国国家海洋和大气管理局国家环境卫星数据与信息服务中心，Washington D. C., USA） “卫星资料应用” 专题系列 DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2015.02.006 搭载着第二代先进微波辐射成像仪（AMSR2） 的 “ 第一轮卫星计划之全球水圈变观测卫星 ” （GCOM-W1 ）于2012 年7 月4 日成发射并进入极 轨 [1] 。该卫星由日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency ，JAXA）进行地面 操控。AMSR-E 是AMSR2 的身，与身相比， AMSR2增设了频率为7.3GHz 的两个通道，目的是通 过缓解C波段无线电频率间的干扰，使AMSR2在大部 分陆地区域上空观测资料时免受无线电频率干扰 [2-6] ， 从而可通过反演算法得可靠的土壤湿度分布 [7] 。 在完成数据起始订正操作的基础上 ① ，JAXA于 2013 年1 月25 日开始发布AMSR2 亮温观测资料。本 研究通过对AMSR2 仪器C波段通道无线电频率干涉 （radio frequency interference，RFI）特征的分析，检 验RFI 在美国与中美地区的空间分布，并以此评估新 增设的两个通道对RFI 的缓解作用。文中的第一节简 单介绍了AMSR2的通道属性以及波谱差法，第二节讨 论了计算结果，第三节为小结和结论。 1 数据特征描述及方法论 1.1 AMSR2 仪器特征 AMSR2 是一种先进的圆锥式扫描微波辐射成 像仪。它的14 个亮温观测通道分布于7 个不同的中 心频率：6.925 ，7.3 ，10.65 ，18.7 ，23.8 ，36.5 和 89.0GHz [8] 。AMSR2在距离地面700km的高空轨道上 运行，以观测点当地为参照的观测入射角为55 ° 。 AMSR2的天线反射器直径为2.0m，比AMSR-E的要 大，这样可以增观测资料的空间分辨率。确切地 说，AMSR2瞬时视场（instantaneous field of view， IFOV ）的空间分辨率随着频率的升高而降低。 AMSR2的瞬时视场在沿轨道及横跨轨道方向上的空 间分辨率为：在6.925和7.3GHz通道是62km×35km； 10.65GHz 通道是 42km × 24km ； 18.7GHz 通道是 22km×14km；23.8GHz通道是26km×15km；36.5GHz 通道是12km×7km；89.0GHz通道是5km×3km。其 中，89.0GHz通道的取样间隔为5km，其他通道的取 样间隔为10km。 1.2 波谱差法 一般来说，地表的发射性随波频的上升而增强， 因此10.65GHz通道的亮温要比6.925GHz的高，即TB 6v ＜TB 10v 。此外，诸如洪水或湿地此类的自然现象会 使亮温进一步降低，这个规律在低频通道尤为明显。 因此，根据低频通道的亮温可以得土壤湿度的反 演产品。然而，RFI的存在使得6.925GHz通道的低频 段亮温升高，从而造成相反的波谱梯度，即TB 6v ＞ TB 10v [9] 。 通过检验对RFI敏感的波谱差TB 6v －TB 10v 和/ 或TB 6h －TB 10h 不均等的空间分布（也就是在一个给定 的极状态下，在两个不同频率通道中测得亮温的 差），RFI 造成的干扰信号可以被识别出来。 RFI 一 般来源于范围较广且一致的点源，它们通常具有方向 性并且处于较窄的波段内，导致其在空间上具有孤立 性、时间上具有持续性的分布特点。 2 计算结果 在没有冰雪覆盖的地表，6.925GHz 通道的亮温 比10.65GHz通道的亮温低，即TB 6v －TB 10v ＜0。原因 是陆地表面在低频通道的发射率要低于其在高频通 道的发射率。6.925GHz 通道RFI 的存在使得该通道 亮温异常升高，造成了相反符号的波谱梯度，体现 为TB 6v －TB 10v ＞0。在6.925或者7.3GHz （图1）通道 被RFI 干扰的资料可以通过寻找它们与10.65GHz 通 道亮温间波谱的大量正差值进行辨别。图2 给出了 2012年12月11日经过美大陆的一条AMSR2的降轨 收稿日期 ： 2014 年 9 月11 日 ；修回日期 ： 2014 年 11 月1 日 第一作者 ：邹晓蕾（1960—），Email: xzou1@umd.edu 资助信息 ：国家重大科学研究计划项目（2010CB951600）； NOAA 联合极地卫星系统（JPSS）