第九届青年地学论坛

土壤水分是了解气候变化对水文、农业和生态系统影响的重要参数，在水文、农业、生态、气象等众多研究领域发挥着重要作用。因此，监测和评估土壤水分对水文预报、水资源管理、粮食安全和生态健康至关重要。被动微波遥感以其对土壤水分的高敏感性，在土壤水分估计和监测方面显示出强大的优势。在过去的几十年里，土壤水分被动微波遥感在新型传感器研发、卫星任务辐射、正向模型和反演算法开发等诸多方面取得了巨大进步。然而，评估和验证研究表明，目前诸多土壤水分遥感产品仍然存在明显的误差。这些误差可归因于对微波发射机制的认识仍有所欠缺。为了克服这个问题，需要精心设计的校准和验证试验来增强对微波发射机理的重新审视。
尽管国内外在土壤水分微波遥感试验方面做出了巨大努力并取得了进展，但还有很大的改进空间以应对新的挑战。首先，多频率被动微波遥感观测的结合有助于估算土壤水分，但不同频率的微波观测对地表参数的具体影响仍不清楚。这是因为许多先前的试验侧重于低频辐射测量而忽略了高频微波的观测。其次，表面粗糙度的尺度效应可能是导致微波观测与模型模拟之间差异的关键因素。因此，准确估计观测尺度的表面粗糙度可以有效地校准微波发射模型。然而，基于地面辐射测量试验计算粗糙度和校准微波发射模型的方法尚未见报道。第三，设计一个收集所有必要的同步观测结果以最小化模型模拟与微波传感器观测结果之间的差异的试验具有挑战性。
为此，作者团队近年来依托中国科学院黑河遥感站的多波段双极化微波辐射计精心设计了地面微波辐射测量试验，收集了长时间序列微波辐射与地表参数同步观测数据，以校准和验证不同地表条件下不同频率的微波发射模型和土壤湿度反演算法，旨在增强我们对微波发射机制的进一步理解，支持算法开发和改进。本报告重点介绍试验的基本情况，数据初步分析结果，以及基于试验观测数据开展的微波辐射模型标定结果，为下一步开展土壤水分反演提供数据和模型基础。
 

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