海洋内波可见光光学反射特性研究＊

李旭光

（海军潜艇学院 青岛 266071）

1 引言

海洋内波的可见光成像特征的研究以其强烈的需求和特殊的应用背景，已成为国内外有关研究机构的重要研究领域之一。随着光学遥感技术的发展和光学成像研究的深入，光学探测装置在辨别海洋内波等中尺度方面的能力越来越强，本文采用Cox-Munk模型［1］来研究海面的反射率模型，为光学遥感在海洋内波研究的应用途径上建立基础。

2 Cox-Munk模型

太 阳 耀 斑［2］即 太 阳 光被水面上适当倾斜的小平面向遥感器的镜面反射。Cox和Munk基于统计数据从物理上描述了海表面太阳耀斑反射率。并且假设海表面波都是由许多类似于镜面的小平面组成，每一个小平面具有特定的斜率，并且海表面波中的大部分可以作为水平风向量函数被描述为统计斜率分布平均。假设在海面存在确定的坐标系（x，y，z）如图1，x轴的正向指向逆风方向，y轴的指向为x轴逆向顺时针旋转90°，即侧风方向，Z轴指向天顶。单位向量Us和Ur分别指向太阳和卫星传感器。根据入射光在海面倾斜波面上发生镜面反射时的几何光学关系：

图1 Cox和Munk模型的海面入射反射示意图

海面上的频谱、海表面粗糙度和观测图像的几何角度决定了太阳耀斑的辐亮度。在粗糙的海洋表面上，适宜坡度值的倾斜小平面越多，卫星传感器接收太阳耀斑的辐亮度越强。通过综合分析我们得到太阳耀斑的辐亮度Nsg为

如果海面的粗糙度是由稳定的风引起的，根据Cox和Munk（1954）导出的经验关系，斜坡的概率分布函数是有微小的不对称。……