摘要：作为一种新兴的被动遥感技术,全极化微波辐射计不仅可以提供海面风速产品,还可以提供海面风向产品.以往利用全极化微波辐射计观测亮温进行海面风场反演仅在晴空条件下进行,本文通过对观测亮温结合台风区域海面风场的分布特征进行分析,验证了全极化微波辐射计具有在台风等恶劣天气条件下进行海面风场观测的能力.基于敏感性分析实验,确定使用6.8GHz和10.7GHz等低频通道组合可进行台风区域内海面风场反演.其中,海面风速反演使用基于统计的多元线性回归算法,同时对海面温度、大气水汽含量、云中液态水含量及降水强度等物理量进行反演计算,为海面风向反演做准备.海面风向反演使用物理统计法进行,借鉴散射计风向反演使用的最大似然估计法.通过在全极化辐射传输前向模型中加入降水对大气透过率的影响、设计第三和第四Stokes通道亮温环境影响修正函数,在实现台风区域内海面风向反演的同时减小了反演误差.通过对"云娜"台风境内海面风场进行数值计算,验证了本文反演算法的可行性,并对反演误差的空间分布特征进行了分析.将2004年各台风过程的海面风场反演结果与散射计风场产品进行对比,海面风速和海面风向反演的均方根误差分别为1.64m·s-1和18.02°.

摘要：针对传统灰度模型光流法计算海面风场误差较大的问题,提出了改进海面风场反演算法,该算法包含2部分:一是根据航海雷达图像特点,提出了基于灰度和梯度不变模型光流法的海面风向反演算法,并应用直方图统计光流场计算主风向;二是应用BP网络建立风速与雷达散射截面、电磁波方向与风向的非线性模型,据此计算风速.最后应用模拟、实测图像开展实验,对风向和风速反演结果进行比对、分析.实验结果表明,航海雷达具有很高测量风速、风向的能力,同时也验证了文中算法的可行性.

摘要：提出了利用GPS散射信号构成机载海面风场反演系统,详细介绍了基于GPS散射信号的风场反演模型与散射信号相关功率的计算方法,给出了不同海面粗糙度下散射信号的相关功率曲线。分析了延迟映射接收机的工作模式,给出了某次飞行试验的数据分析结果。试验结果表明,文中所设计的延迟映射接收机能够准确地接收到GPS卫星信号的海面反射信号,并给出与理论分析一致的结论。

摘要：复杂的机载合成孔径雷达系统使得探测精度要求研究难以系统有效.依据辐射定标精度在机载合成孔径雷达海面风场探测信息流程中的作用,提出通过辐射定标精度要求整体考察系统探测精度要求的研究方法,仿真研究了CMOD4地球物理模型函数的参数关系,系统地确定出不同入射角和风向条件下机裁合成孔径雷达海面风场探测的辐射定标精度要求.研究结果表明,辐射定标精度要求随着入射角的增加而降低,且随着风向变化呈周期性变化,这一规律与CMOD4地球物理模型函数中由风速变化引起的后向散射截面变化值的变化规律一致.依据这一规律,研究发现通过采用有源定标器定标、设计载机做侧风飞行以及选择大入射角的探测图像作为反演图像区这三种手段,能够提高风速反演精度.

摘要：利用二维变分同化（2DVar）方法，把南海海域（110．12～117．92°E，10．12～17．92°N）QuikSCAT散射计风场资料融合到区域高分辨率数值模式（华南中尺度天气预报模式GZMM）风场资料中，并利用独立的观测数据（西沙站海面风场观测值）对融合效果进行了检验。得到结论：（1）风场单点融合试验表明，风场融合设计方案基本合理；（2）与独立观测数据的偏差分析表明，融合后的风场在经向和纬向的均方根误差分别为2．59m／s、2．76m／s，明显好于模式风场（3．63m／s、2．81m／s）和散射计风场（2．79m／s、2．80m／s），这说明融合的风场优于模式风场和散射计风场；（3）与独立观测数据的相关性分析表明，融合后的风场在经向和纬向的相关系数分别为0．80和O．81，好于散射计风场（0．74和O．79），而比模式风场（0．91和0．94）的要差。最后讨论了均方根误差与相关系数不一致的可能原因。

摘要：在机载GNSS-R海面风场反演应用中,针对反射信号通常采取1 ms的相干积分和1 000次的非相干累加,但相干积分时间的选择并没有经过充分的讨论,尚不明确1 ms是否为最佳的相干积分时间,低海况时1 000次的非相干累加结果在时延功率曲线拖尾处仍存在明显噪声,难以满足观测灵敏度需求。针对这两个问题,通过比较不同相干积分时间处理后的信噪比,并从机载几何关系与散射功率分布的角度分析并论证了最佳相干积分时间为1 ms;针对不同的海况,以时延功率曲线拖尾处最终的信噪比为评判标准,给出了具体的相干-非相干累加方案,仿真结果表明,低海况时的信噪比提升了7～16dB。

摘要：相比传统观测手段,卫星遥感技术具有易获取、大时空、低成本等优势,在海上风场资料观测方面具有独特优势。目前,行业内基于卫星遥感手段对中国近海海上风场的分布变化特征研究相对较少。文章利用2010—2022年海上风场融合资料,系统分析了中国近海海上风场近10年的时空分布变化特征。结果显示:卫星反演海面风场与实测海面风场相比具有较好的一致性,风速平均相对绝对误差为14.8%,均方差误差为1.1 m/s,风向的均方差误差为17.33°,平均偏差为15.17°;中国近海整体上呈现冬春季风速大、夏季风速低的特点,在东海和南海交界处呈现出三角形高风速区域。本研究成果有望对海上风电场的前期规划提供理论支撑和科学支持。

摘要：为衡量全极化微波辐射计各通道对不同环境参数的探测能力,在构建全极化微波辐射传输正演模型的基础上,采用敏感性分析的方法,在固定背景场条件下,对全极化微波辐射计不同频率、各极化通道亮温对海面风速、海面风向、海面温度、大气水汽含量和云中液态水含量等重要环境参数的敏感度进行了分析和量化计算,对正演模型仿真亮温、星载全极化微波辐射计Wind Sat实测亮温相对于真实背景场参数、NCEP分析场资料和TAO/TRITON浮标实测海面风场数据的敏感性进行了分析。分析结果验证了全极化微波辐射计对海面风场的观测能力,衡量了上述重要环境参数对星载全极化微波辐射计各通道的单独影响程度,为中国自主研制全极化微波辐射计时通道指标设计、环境参数反演通道选取及算法提供支持。

摘要：中法海洋卫星(CFOSAT)微波散射计是国际上第一个旋转扇形波束体制散射计,通过优化雷达观测几何实现对地面目标多角度和多方位的高精度测量,提高海面风场、土壤湿度和海冰面积等地球物理参数的反演精度.根据CFOSAT卫星2018年10月发射以来的在轨测试数据,结合散射计系统特点,分析验证了星上定标数据和后向散射系数反演结果的正确性,并对CFOSAT首批科学数据进行了定量分析和系统评价.结果表明,CFOSAT散射计在轨工作状态良好,实际性能与设计预期一致,风速测量精度优于1.5 m·s-1,风向测量精度优于15°,空间分辨率可达12.5 km,在近岸风场监测、土壤湿度遥感和海冰面积估计等应用领域具有独特的优势.

摘要：基于中国科学院南海海洋研究所提供的2012年1月1日—2013年12月31日西沙自动气象站观测资料以及同时间序列的欧洲中心ERA-interim再分析风场产品,统计了ASCAT和HY-2A散射计风场产品的误差特征,分析散射计资料在南海的适用性。分析得出:ASCAT和HY-2A的风速、风向与自动站一致性高,相关系数均大于0.85,ASCAT风速和风向均方根误差分别为1.57 m/s和15.42°,HY-2A均方根误差略微偏大,分别为2.02 m/s和24.75°;ASCAT和HY-2A散射计与ERA-interim风速、风向有很好的一致性,在不考虑低风速(<3 m/s)的条件下,风速均方根误差分别为1.40 m/s和1.56 m/s,风向均方根误差分别为15.09°和17.07°,与设计精度一致,表明ASCAT与HY-2A风场产品在南海是适用的。此外,散射计相对再分析风场的偏差没有明显的季节性变化。