針對(duì)當(dāng)前全球土壤濕度遙感產(chǎn)品在高植被覆蓋地區(qū)精度不高的問(wèn)題，我院申曉驥副教授,、張珂教授等提出了使用更長(zhǎng)波長(zhǎng)的微波波段（P波段）同時(shí)觀測(cè)土壤濕度和植被光學(xué)厚度的模擬模型及反演算法,，為下一代基于P波段的土壤濕度遙感衛(wèi)星提供了理論基礎(chǔ)和模型支持，該成果于近期在遙感頂刊《Remote Sensing of Environment》上發(fā)表,。該論文第一作者為申曉驥副教授,，張珂教授為通訊作者。

L波段被動(dòng)微波具備一定的穿透植被和土壤的能力,，并對(duì)土壤水分高度敏感,。基于此技術(shù),，歐洲空間局（ESA）和美國(guó)宇航局（NASA）分別發(fā)射了SMOS和SMAP衛(wèi)星,，實(shí)現(xiàn)了每2-3天一次的全球表層土壤水分的常態(tài)化觀測(cè)。然而,， SMAP和SMOS的L波段微波輻射計(jì)僅能觀測(cè)到土壤表層幾個(gè)厘米以內(nèi)的水含量,，較淺的觀測(cè)深度嚴(yán)重限制了其數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)這一問(wèn)題,，團(tuán)隊(duì)研究提出了使用更長(zhǎng)波長(zhǎng)（P波段）的微波輻射計(jì)觀測(cè)亞表層土壤濕度的理論假設(shè),，并搭建了全球首個(gè)P,、L波段輻射計(jì)同步觀測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了該假設(shè)，系列成果已發(fā)表于《Remote Sensing of Environment》,、《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》等權(quán)威期刊,。

另一方面，針對(duì)目前全球土壤濕度遙感產(chǎn)品在高植被覆蓋地區(qū)精度嚴(yán)重下降的問(wèn)題,，團(tuán)隊(duì)提出了適用于P波段觀測(cè)亞表層土壤濕度的前向模型和反演算法,，對(duì)比了P、L波段在極高植被含水量（~20 kg/m2）條件下的反演表現(xiàn),。結(jié)果顯示，P波段和L波段的植被含水量閾值分別為7.7 kg/m2和4.0 kg/m2,，可以理解為P波段微波輻射在穿透植被的效果方面約為L(zhǎng)波段的兩倍,。

此外,，研究發(fā)現(xiàn)在高植被含水量情況下，微波植被光學(xué)厚度與植被水含量之間的關(guān)系呈現(xiàn)對(duì)數(shù)關(guān)系,，這挑戰(zhàn)了長(zhǎng)久以來(lái)的線性關(guān)系假設(shè),。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)由于P波段雙極化亮度溫度觀測(cè)中包含更多的獨(dú)立信息,，其反演結(jié)果較L波段更為穩(wěn)健,。研究將推動(dòng)微波遙感技術(shù)在全球變化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)精確的土壤水分和植被光學(xué)厚度監(jiān)測(cè)提供新方法,。

論文鏈接：Shen, X., Fan, L., Zuo, T., Cui, T., Wu, J., Ye, N., Brakhasi, F., Wu, X., Zhu, L., Wigneron, J.-P., Walker, J.P., Zhang, K.*, 2024. P-band radiometry for enhanced vegetation optical depth (VOD) and soil moisture retrieval in dense crop canopies. Remote Sensing of Environment 313, 114353.

https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114353