粗糙月面微波輻射亮溫建模與計算.pdf

1、我國“嫦娥一號”探測衛(wèi)星搭載了四個通道(3.0，7.8，19.35，37GHz)的微波輻射計,其中一個重要任務(wù)是通過多通道微波輻射亮溫反演整個月球表面月壤厚度的分布。為了從CE-1微波輻射計測量的微波輻射亮度溫度數(shù)據(jù)中反演出月壤厚度，需要準確的月表微波輻射亮度溫度模型。
　　 目前國內(nèi)外月壤微波輻射模擬中一般都考慮了月壤的結(jié)構(gòu)與厚度、溫度分布、介電常數(shù)分布、比熱、密度等因素的影響，但都假設(shè)月球表面及月壤各層界面是平坦的。然而據(jù)已

2、有的月球觀測數(shù)據(jù)來看，在輻射計的分辨率范圍內(nèi)（30－50km），實際的月球表面是不平坦的，有地勢起伏，即使在較平坦的月海地區(qū)，對較高頻段的微波波段而言，也具有微尺度的粗糙度，因此有必要研究粗糙度對月表微波輻射亮溫的影響。
　　 本文首先介紹了隨機粗糙面散射理論，給出了幾種隨機粗糙面散射模型，并重點對基爾霍夫近似法和微擾法的能量守恒進行了驗證，其次介紹了輻射傳輸理論，用Burke的平面一階多層模型仿真計算了四個通道的微波輻射亮溫，

3、然后對具有粗糙界面的半無限媒質(zhì)的微波輻射亮溫進行了計算，最后將隨機粗糙面散射理論與輻射傳輸理論結(jié)合，分別建立了基于基爾霍夫近似和微擾法的微粗糙月面的微波輻射傳輸模型，并利用這兩種模型仿真計算了在不同粗糙度條件下、不同地區(qū)的月表微波輻射亮溫，并與嫦娥一號的各通道微波輻射計的實測亮溫數(shù)據(jù)進行了對比、分析。分析結(jié)果表明月表局部的微粗糙度將會增大月表的微波輻射亮溫，且這種輻射亮溫的增量將隨粗糙度的增加而增大，這在一定程度上解釋了平面分層月壤輻射