摘要
海表温度（Sea Surface Temperature，SST）是描述海气相互作用和海洋结构状态的一个主要参量。利用热红外遥感技术可以快速获取全球大面积的实时海表温度数据，目前最成熟、应用最广泛的海表温度产品有MODIS、ASTER、AVHRR海温产品。2008年发射的HJ-1B卫星，可以获取全球范围高时空分辨率的热红外影像，为获取高质量的海表温度产品提供了基础数据。但现有的单通道算法是针对Landsat TM的，对于HJ-1B卫星的海表温度反演并不适用。同时对于反演产品的真实性检验更多是利用已知精度的其他卫星SST产品进行对比分析，而没有进行定量分析。因此，HJ-1B卫星海表温度产品的应用受到限制。 本文以南海为研究区，选取2010-2019年的HJ-1B IRS影像为反演数据源，研究分析适用于HJ-1B卫星的海表温度反演算法，得到高精度的HJ-1B IRS海表温度产品。然后以Argo浮标数据和MODIS SST产品为验证数据源，对反演的HJ-1B海表温度产品进行真实性检验，为海域展开应用提供便利。论文研究工作及成果有以下四个方面： （1）采用Jiménez-Mun?oz和Sobrino提出的普适性单通道算法进行海表温度反演。首先针对HJ-1B卫星数据和Argo浮标数据的时间上不连续空间上离散的特点，提出了在中国南海范围选定7个子研究区，便于HJ-1B IRS和CCD以及Argo浮标剖面点、MODIS SST数据的时空匹配。然后利用MODTRAN模型对JMamp;S反演算法中的大气透过率、大气上下行辐射与大气水汽含量的函数关系式重新进行了辐射模拟，利用修订后的普适性单通道算法反演了7个子研究区的共112个时相的IRS SST产品。 （2）对反演的HJ-1B IRS SST产品进行了基于国际Argo浮标实测数据的直接检验。验证结果表明，反演精度最好的是纬度最低的地转偏向力最小的子研究区，反演温度与验证温度的R2为0.9954，反演绝对偏差在0.3K；反演精度较次之的是纬度最高的太阳辐射小的子研究区，其R2为0.9903，绝对偏差在0.5K；反演精度最差的是极易受到台风侵袭的子研究区，R2为0.9584、反演绝对偏差大于1K。所有时相的反演温度与浮标温度的偏差在4-9月表现较大，最大偏差达到±1.5K。 （3）为了进一步验证反演SST产品精度，进行了基于MODIS SST产品的间接验证。验证结果表明，反演精度与直接检验精度基本保持一致。基于点对点的间接验证，反演精度最好的子研究区，AAD值在0.3K；处于台风发源地，极易受到台风侵袭的，同时容易受到来自东海黑潮影响，使得海流状况发生改变的子研究区的反演精度最差，AAD值大于1.1K。基于图像的间接验证，反演图像与验证图像的SSIM值都大于0.8；所有时刻反演影像与验证影像绝对偏差在5-9月表现较大，最大达到2K，由于水表空间异质性小，整体上海表温度反演精度较高。 （4）针对HJ-1B SST反演产品进行了112个时相的时间尺度上的季节性变化分析。验证结果表明，在春季、夏季、秋季和冬季，春季与冬季的反演精度高，相关系数分别为0.9929、0.9987，反演温度与MODIS温度分布集中。反演精度最差的是在夏季，相关系数仅为0.9649，AAD、RMSE、STD值均大于1K。所有时刻的反演温度与MODIS温度的偏差在春季、冬季集中分布在±0.5K之间，夏秋季节的偏差分布离散，特别是夏季，基本分布在±1.5K之间。
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