遥感教程第9-3页¶
A plot indicates that the incoming solar radiance, distributed over the Visible-Near IR, presents one curve for its measurement at the top of the atmosphere and a second, different (reduced intensities) after the irradiation reaches the Earth�s surface. The meaning of several thermal parameters - Heat Capacity; Thermal Conductivity and Diffusivity, and Thermal Inertia - is explored. A list of factors that influence variations in these parameters and the measured thermal radiances is outlined.
太阳辐射作为加热机制
热传感器检测来自表面目标的辐射能量，通过辐射（太阳照射和天空辐射）、对流（大气循环）和传导（通过地面）进行加热。来自地表的大部分感测热量来源于太阳光照，随日变化和季节变化以及云量变化而变化，但也有一小部分几乎恒定的热量来自地球内部的热通量（主要来自放射性衰变）。由于传导、对流和辐射的热过程的外部加热，热量进入和流出近表面层。
热容；热导率；热惯性¶
温度测量和相关热响应的主要目标是推断地球表面和大气中物质的组成和其他物理属性的性质。对于任何一种物质，某些内部特性在控制物体与其周围环境平衡时起着重要作用。
这些属性包括：
热容量（C）：每升高一度的热能含量（Q）增加的量度。它表示一种物质储存热量的能力，我们给它以每立方厘米的卡路里的cgs单位。每摄氏度（从物理学上回忆起 [cal] 是将一克水升高一摄氏度所需的热量）。我们计算热容量是将给定体积的材料（在标准温度为15°C时）加热1°C所需的热量与将相同体积的水加热1°C所需的热量之比。相关量，比热（c）定义为c=c/ρ（单位为每克每摄氏度的热量），其中ρ（rho）=density。这种性质将热容量与将一克水的质量提高一摄氏度所需的热能联系起来。
热导率（K）：热量通过某一物质特定厚度的速率，测量为在1摄氏度的温度梯度下，在1平方厘米的面积内一秒钟内通过1厘米的厚度传递的热量（单位：卡路里/厘米/秒/摄氏度）。
热惯性（P）：材料对温度变化的抵抗力，由整个加热/冷却循环（地球24小时）中随时间变化的温度表示；定义为P=（kcρ）1/2 =cρ（k）：sup:1/2。（k这个术语与导电性k有关，被称为热扩散率，单位为厘米平方秒；这个参数控制着材料内部的温度变化率；它是一种物质传递热量的能力的度量，该部分接收到太阳光。白天加热，晚上冷却）。p是两种材料之间边界处的热传递速率的度量。例如，空气/土壤。由于高p的材料在表面边界处具有很强的抗温度波动惯性，因此它们在每个加热/冷却循环中的温度变化比热惯性较低的材料要小。
水 |
砂质土壤 |
玄武岩 |
不锈钢 |
|
|---|---|---|---|---|
K |
0.0014 |
0.0014 |
0.0050 |
0.030 |
C |
1.0 |
0.24 |
0.20 |
0.12 |
D |
1.0 |
1.82 |
2.80 |
7.83 |
P |
0.038 |
0.024 |
0.053 |
0.168 |
` <>`__9-5 ： Of the materials in this table, which will show the largest temperature fluctuation during a 24-hr heating/cooling cycle; which the smallest? `ANSWER <Sect9_answers.html#9-5>`__
` <>`__9-6 ： We give here the values (without their units; see above) for Specific Heat; Thermal Conductivity; and Density (in that order) for these three rock types: Limestone: 0.17, 0.0048, 2.5; Sandstone: 0.47, 0.0125, 2.5; Shale: 0.391, 0.0042, 2.3. Calculate the Thermal Inertia P for each type. Are the P values different enough that, assuming a gray scale from 0 to 100, they would show up as sufficiently separable gray tones (assigned to each P value) on a black and white image of a target containing these three rocks? There is also a river passing through the scene; its values are 1.00, 0.0013, 1.0; will it show up as distinctly different?`ANSWER <Sect9_answers.html#9-6>`__
解释一个地区的热数据和温度分布图像是复杂的。在许多情况下，我们必须寻找相对温差的模式，而不是绝对值，因为许多复杂的因素使定量测定变得困难，例如：
瞬时视场中不同材料类别的数量和分布
与传感器位置相关的热绝缘角度变化
热响应对材料成分、密度和质地的依赖性
表面材料的发射率
地热（内部）热通量的贡献；通常是小的和局部的
地形不规则，包括海拔、坡度角和坡向（相对于太阳位置的表面方向）
降雨历史、土壤含水量和近地表蒸发冷却效应
植被冠层特征，包括高度、叶几何和植物形状
叶片温度与蒸散和植物胁迫的关系
近地面（1至3米）气温、相对湿度和风效应
地表以上大气的温度历史
云量历史记录（在加热/冷却循环期间）
气溶胶、水蒸气和空气对热辐射的吸收和再发射
` <>`__9-7 ： 上述所有因素都发挥了作用，但其中一些因素对确定辐射温度的影响比其他因素更大。在你看来，列出其中最重要的五个。 **ANSWER**
有些因素有固定或恒定的影响，而另一些则随着传感器跨线桥的不同而变化。我们可能会纠正一些可变因素的影响，但这很难常规进行。在一个场景中单独的点上进行的测量和外推到一般场景的测量的有效性有限。