基于小波分析的近岸海面风场反演研究

提出了利用小波变换多尺度分析合成孔径雷达(SAR)影像获取海面风向信息并结合岛礁、船舶等物体背风面形成的风阴影进行风向模糊剔除的近岸海面风场反演算法.与二维傅里叶变换谱分析方法得到的风向反演结果相比,小波分析法可充分发掘不同尺度影像中包含的风向信息,降低了对影像周期性线性纹理特征的依赖,提高了风场反演的分辨率和精度.由...     

HY-2卫星微波散射计在西北太平洋台风监测中的应用研究

本文在简述海洋二号(HY-2)卫星微波散射计工作机制及海面风场反演原理的基础上,针对HY-2卫星微波散射计在轨运行的数据,利用该散射计数据开展海面台风中心定位、结构、台风路径、风速等值线、大风半径等台风参数的定量化应用分析研究。同时将HY-2卫星观测到的海面风场与风云二号(FY-2E)卫星云图进行融合展示,并将HY-2海面风场与ASCAT反演的海面风场和浮标提供的观测数据进行对比验证,多方面的定量分析显示出HY-2卫星海面风场观测的有效性和在台风监测中的优势。最后,对HY-2卫星微波散射计的优缺点进行分析,展望了其可能的改进方向。     

卫星重力监测全球地下水储量变化及其特征

地下水储量是水资源管理和陆地表面过程与水循环研究的一个重要参数。然而,由于传统观测技术成本高和空间分辨率低等局限性，很难建立一个全球连续的综合地下水监测网，因此监测全球高时空分辨率的地下水储量及其变化仍是当前的一个挑战。2002年发射的低低卫—卫跟踪“重力恢复与气候试验”(GRACE)重力卫星为高分辨率地监测全球地下水储量及其变化，提供了一种新的可能手段。利用2002年8月~2011年2月的GRACE观测数据估计近10 a的月间隔全球陆地水总储存量，扣除了GLDAS水文模型（全球陆地数据同化系统）中的地表水、冰雪和生物水，得到全球地下水储量时间序列，并分析其季节性和长期变化及其特征。研究结果表明:GRACE探测到全球地下水储量具有明显的季节性变化，例如在南美洲的亚马逊河流域和亚洲中南部的周年振幅达到50 mm，而在澳大利亚南部和非洲北部的周年振幅只有10 mm左右。另外全球地下水储量具有明显的长期变化，如南美洲亚马逊河流域由于洪水造成地下水储量以6 mm/a的速率增加，拉普拉塔地区由于干旱造成地下水储量以7.5 mm/a的速率减少;中国新疆吐鲁番盆地地区的地下水储量以3.1 mm/a的速率减少,中国华北地区的地下水储量以4.8 mm/a的速率下降。     

海洋二号卫星微波散射计数据预处理技术研究

本文在简述海洋二号(HY-2A)星载微波散射计(简称散射计)工作原理的基础上,详细阐述了散射计数据预处理所涉及的关键技术,主要包括几何定位算法和雷达后向散射系数的计算。星载微波散射计数据的地理定位是计算遥感器观测点在地基坐标系中坐标的处理过程。地理定位需要考虑仪器扫描几何、空间位置、天线指向、地球曲率、旋转等因素。传统的遥感数据定位方法依赖于卫星轨道,定位精度难以保障,HY-2A卫星搭载了GPS传感器,提供1 s间隔的卫星平台定位数据,据此建立传感器观测几何与地面面元之间的几何模型,通过模型的解算获得观测面元中心的地理坐标,并计算观测面元的方位角、入射角等参数。随后采用参量代换法从雷达回波信号中计算后向散射系数。     

基于动态滤波重采样的星载微波辐射计观测亮温方法

研究了星载微波计的亮温观测,针对目前常用的采用重采样的固定滤波方法不考虑观测几何变化的不足,开发了一种采用基于Backus-Gilbert (BG)方法的动态滤波重采样的亮温观测方法,该方法从卫星观测方式入手,考虑了观测几何沿经线方向和沿纬线方向的变化,采用线性插值的方法对滤波模板进行实时更新,实现了动态滤波重采样的目的.对该方法并进行了仿真试验和基于对地观测的先进扫描微波辐射计(AMSR-E)观测资料的真实数据试验,试验结果表明,这种方法的匹配误差小于固定滤波方法且具有较高的计算效率,具有良好的业务化应用潜力.     

基于外部风向初始信息的SAR影像海面风场反演研究

首先利用SeaWinds散射计风向作为初始信息进行SAR(Synthetic Aperture Radar)影像海面风场反演,在对SAR影像进行了噪声剔除、辐射定标、极化转换等处理后获得VV极化下各分辨单元的后向散射系数,结合地球物理模式函数获取风速并显示输出海面风场的分布情况。在此基础上,尝试利用WRF(Weather Research Forecast)数值预报模式风向作为初始场从SAR影像中反演风速信息,将结果与之前以散射计风向作为初始信息得到的反演结果进行对比,验证实验方法的正确性,高分辨率数值预报模式风向结合SAR影像将是未来业务化近岸海面风场反演的发展趋势。     

卫星重力监测全球地下水储量变化及其特征

地下水储量是水资源管理和陆地表面过程与水循环研究的一个重要参数。然而,由于传统观测技术成本高和空间分辨率低等局限性,很难建立一个全球连续的综合地下水监测网,因此监测全球高时空分辨率的地下水储量及其变化仍是当前的一个挑战。2002年发射的低低卫—卫跟踪重力恢复与气候试验(GRACE)重力卫星为高分辨率地监测全球地下水储量及其变化,提供了一种新的可能手段。利用2002年8月～2011年2月的GRACE观测数据估计近10 a的月间隔全球陆地水总储存量,扣除了GLDAS水文模型(全球陆地数据同化系统)中的地表水、冰雪和生物水,得到全球地下水储量时间序列,并分析其季节性和长期变化及其特征。研究结果表明:GRACE探测到全球地下水储量具有明显的季节性变化,例如在南美洲的亚马逊河流域和亚洲中南部的周年振幅达到50 mm,而在澳大利亚南部和非洲北部的周年振幅只有10 mm左右。另外全球地下水储量具有明显的长期变化,如南美洲亚马逊河流域由于洪水造成地下水储量以6 mm/a的速率增加,拉普拉塔地区由于干旱造成地下水储量以7.5 mm/a的速率减少;中国新疆吐鲁番盆地地区的地下水储量以3.1 mm/a的速率减少,中国华北地区的地下水储量以4.8 mm/a的速率下降。     

C波段地球物理模式函数对比分析研究

详细对比分析了CMOD4,CMOD_IFR2,CMOD5模式函数在不同风速、入射角及相对风向下NRCS的变化情况,其中,在中等风速区间三者的差异较小,而在高风速下,CMOD4,CMOD_IFR2都存在过度响应的情况,另外还探讨了极化比因子的选取问题。本文以丰富图件的形式展现了各CMOD函数在不同条件下的响应情况,可以为正在或即将要使用这些模式函数的学者们提供参考。     

星载微波散射计的在轨定标技术现状及展望

星载微波散射计通过测量海面不同方位向的后向散射系数反演出海面的风速和风向,为了满足测量精度要求,必须对其进行在轨定标.本文总结了现有微波散射计的在轨定标技术,包括有源定标器法、陆地自然目标法、海洋目标法和星星交叉定标法;然后分析了每种定标方法的优缺点;最后,描述了现有定标方法适用扇形波束体制散射计和笔形波束圆锥扫描体制散射计的特性.     

HY-2卫星微波散射计反演风矢量产品真实性检验方法研究

海洋二号(HY-2)卫星微波散射计主要用于测量海表面的风速和风向,为了确保地面应用系统业务化处理软件生产产品的质量,必须对其生产产品进行真实性检验,为数据产品的定量化应用提供依据。本文基于NCEP分析资料数据,对HY-2卫星微波散射计反演风矢量产品进行了真实性检验,检验结果表明:采用NCEP分析数据,除了可以给出HY-2卫星微波散射计反演风矢量产品的整体精度评价之外,还可以用于快速分析与圆锥扫描笔形波束体制相关及测量机理的精度特性分析,辅助分析识别仪器在轨测量性能的短期异常。