[科普中国]-海面辐射

定义

**海面辐射，**又称海面射出辐射、海面热辐射或海面红外辐射。通常指海面向上发射的长波辐射。其光谱分布几乎和黑体相同，峰值在8～14微米的中红外波段上。海面辐射大小主要取决于海面温度，可根据斯忒藩—波尔兹曼定律由实测温度计算。反之，也可根据遥感探测的海面红外辐射推算海面温度（即红外等效温度）。当海面有污染物如油膜等覆盖时，其比辐射率有所减小，导致测得的红外等效温度降低，故可根据红外等效温度降低的幅度来判断海面污染程度和污染物的性质。

计算模型三种海面辐射计算模型：漫射灰体模型、平静海面模型和波浪海面模型；然后，从红外仿真的实际要求出发，比较并分析了这三种模型在舰船辐射场计算和海面背景热像模拟中的差异和适用性，为海面舰船红外仿真研究提供了海面模型的选择依据。

1海面辐射模型

（1）漫射灰体模型漫射灰体模型认为海面反射为漫反射，并且忽略了海面发射率随波长和方向的变化，将海面发射率做定值处理：

!≡0．98（1）2

按照漫射灰体假设，海面的发射辐射和反射辐射的空间分布都是均匀的，即海面在各个方向上的辐射亮度相同。

（2）平静海面模型实际海面显然不是漫射灰体。与大多数非金属表面类似，实际海面的方向发射率会随着天顶角的增大而减小。根据研究者的经验，忽略海面波浪的影响，则平静海面的方向发射率随方向变化的关系可以使用下面的经验公式描述：

!θ=0．98[1－（1－cosθ）5]

（3）波浪海面模型由于风和重力的影响，实际海面总是布满波浪。海面波浪起伏对海面的发射和反射都将造成影响。在海面温度遥感领域，不少研究者已经对波浪海面的发射率展开了一系列的研究工作。其中，Masuda的波浪海面发射率模型在遥感领域得到了一致的认同，并在实际测量中得到了验证。

东海海面辐射特征东海海区辐射分量除向上短波辐射外,都表现出夏季最大,冬季最小的季节变化特征;大气透过率秋季最大,夏季最小;海面反照率秋季最大,春季最小。向下(上)短波辐射主要受太阳高度角和云量影响,向下长波辐射与气温、相对湿度的相关性较好,向上长波辐射与皮温的关系非常密切;大气透过率在少云时主要受太阳高度角影响,多云时主要受总云量影响,空气湿度的影响较弱;大气透过率变大时海面反照率减小;太阳高度角是影响海面反照率最主要的因素,且影响作用随着大气透过率的变大而增强,太阳高度角越大,海面反照率越小;风引起的海面粗糙度影响最弱,在太阳高度角较高、大气透过率较大时,风增大海面反照率的作用增强。3