卫星海洋遥感与应用

课程编码：280214070701P3003 英文名称：Satellite Ocean Remote Sensing and Application 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：徐永生等

本课程是地球、环境及相关学科的专业普及课，目的是学习、掌握卫星海洋遥感的基本原理、最新发展及其在科研中的应用。本课程将深入浅出地讲解主要海洋卫星载荷的观测方大学物理学、数学或一般遥感类相关课程法、局限、发展趋势和导致的科学发现，包括多篇经典文章（Nature 和 Science）应用范例的分析。 通过本课程的学习，学生能够 1）扩大知识面，了解最新空间海洋观测技术进步及其成果；2）增强科研能力，掌握利用卫星观测进行科学发现和形成高质量文章的方法和技巧。

大学物理学、数学或一般遥感类相关课程

第一章 海面高度的观测 9学时 徐永生
第1节 基本原理和观测方案；数据产品；处理方法；误差和信息；测量海面高度的意义
第2节 高度计研究方法
第3节 经典应用一：Rossby波传播速度；eddies的识别与物质输运
第4节 经典应用二：海平面上升；海洋潮汐能量的耗散
第5节 练习和研讨：数据处理（预先完成作业）+科学分析
第二章 海洋水色遥感观测 9学时 张祥光
第1节 水色遥感基本概念、遥感机理和生物-光学算法的物理基础
第2节 经典应用一：一类清洁水体和二类浑浊水体大气校正算法实践
第3节 经典应用二：海洋水色要素（叶绿素浓度和黄色物质等）浓度反演算法实践
第4节 水色遥感数据的其他应用
第三章 海面风场的观测 3学时 徐永生
第1节 基本原理和观测方案；数据产品；误差源与性质
第2节 散射计观测与实践应用
第3节 经典应用：科学现象的识别；风场特性及成因
第4节 练习和研讨：数据处理（预先完成作业）+科学分析
第四章 海表温度遥感观测 3学时 张祥光
第1节 温度遥感基本概念、遥感机理和误差分析
第2节 经典应用：海表面温度SST反演算法实践
第3节 温度遥感数据的其他应用
第五章 合成孔径雷达观测 3学时 徐永生
第1节 基本概念；原理和优缺点；观测对象与数据产品
第2节 SAR图像的广泛应用
第3节 经典应用：隐藏在SAR图像后的动力学
第4节 练习和研讨：数据处理（预先完成作业）+科学分析
第六章 海表盐度遥感观测 3学时 张祥光
第1节 海水盐度遥感基本原理及误差分析
第2节 经典应用：海表面盐度SSS反演算法实践
第3节 盐度遥感数据的其他应用
第七章 新一代干涉遥感卫星 5学时 徐永生
第1节 传统高度计面临的挑战
第2节 微波干涉高度计原理、优势；国内外的发展现状
第3节 干涉测高、测流与海洋亚中尺度过程
第4节 干涉测高、测流卫星的应用前景
第八章 新一代激光雷达卫星 3学时 张祥光
第1节 海洋激光雷达探测国内外发展现状
第2节 新型激光雷达探测原理和优势
第3节 新型激光雷达对近温跃层海洋要素的探测
第4节 新一代激光雷达卫星的应用前景
第九章 考试 2学时 徐永生
第1节 闭卷笔试

徐永生，中科院海洋所研究员、博士生导师，美国罗德岛大学博士，入选中科院“BR计划”和青岛创新领军人才。他的研究领域包括海洋动力学、气候变化和海洋遥感等。在回国前，他曾在美国加州理工学院NASA喷气推进实验室（JPL）从事物理海洋和海洋遥感方面的研究工作，参与了ECCO2、Jason-2、OSTM、SWOT等知名项目。他还主持了国家自然科学基金联合基金重点项目，发表学术论文60余篇。
张祥光，中国科学院海洋研究所环流与波动重点实验室副研究员，主要从事卫星海洋遥感、遥感数据时间序列统计分析、信号处理、非线性滤波算法研究、超分辨率重构、水色卫星反演及其对海洋生态系统影响的研究工作，已发表SCI、EI和ISTP三大检索论文近30篇，其中第一作者和通信作者论文近20篇，参与国际合作项目3项。主持参与基金委、科技部、教育部、海洋局和中科院各类项目十余项，深入研究了近岸环境的可持续发展问题，并与美国合作者一起构建了一套基于NASA IPOPP体系框架的MODIS及VIIRS等光学传感器数据的自动接收、处理及分发共享遥感大数据平台。另外，在非线性滤波算法和超分辨率重构等研究方面进行了深入探讨，提出了一系列兼顾滤波/重构效果和执行效率的新方法，这些工作积累为后续数据分析模型的构建打下了基础。近年，在西太平洋实时化科学观测网建设中，连续4年参与西太平洋潜标航次，为西太科学观测网的数据实时化传输做出了巨大贡献，获取了发明专利2项。主要从事物理海洋和海洋遥感方面的研究，近期主要成果包括：用卫星高度计和散射计数据检验了经典地转涡流理论，发现并解释了全球海洋中不符合经典理论预测的区域；发现了去除卫星高度计仪器噪音影响的方法，从而解决了卫星高度计观测中长期存在的“速度功率谱蓝移”的问题；发现海洋中非潮汐高频信号的混叠效应对高度计观测中尺度过程的影响，并提出了解决方法；提供了海盆水体本征震荡的证据；在研究中尺度海洋垂直耦合过程中引入典型相关分析方法，并因此发现了海洋上层和深层中尺度涡的相互作用现象；发展了一套降低气候模式系统误差引起的偏差的方法，改善了预测未来极端天气事件变化的能力；揭示了海洋表面和海底能量影响海洋内部混合的穿透深度；用Argo浮标结合卫星观测揭示了北太平洋经向热输运；发现海流中的Coriolis-Stokes 效应，改善了用卫星观测反演流的精度；发展了估算海洋底部动能耗散的方法，并估算了这一海洋基本量。 以上成果发表在JPO、JGR、GRL、Ocean Modeling、DSR、Climatic Change、Jtech 等国际知名期刊。
张祥光，中国科学院海洋研究所环流与波动重点实验室副研究员，主要从事卫星海洋遥感、遥感数据时间序列统计分析、信号处理、非线性滤波算法研究、超分辨率重构、水色卫星反演及其对海洋生态系统影响的研究工作，已发表SCI、EI和ISTP三大检索论文近30篇，其中第一作者和通信作者论文近20篇，参与国际合作项目3项。主持参与基金委、科技部、教育部、海洋局和中科院各类项目十余项，深入研究了近岸环境的可持续发展问题，并与美国合作者一起构建了一套基于NASA IPOPP体系框架的MODIS及VIIRS等光学传感器数据的自动接收、处理及分发共享遥感大数据平台。另外，在非线性滤波算法和超分辨率重构等研究方面进行了深入探讨，提出了一系列兼顾滤波/重构效果和执行效率的新方法，这些工作积累为后续数据分析模型的构建打下了基础。近年，在西太平洋实时化科学观测网建设中，连续4年参与西太平洋潜标航次，为西太科学观测网的数据实时化传输做出了巨大贡献，获取了发明专利2项。